HC-SR04 VS VL53L0X - Тест 1 - Использование в автомобилях-роботах: 7 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

В этом руководстве предлагается простой (хотя и как можно более научный) экспериментальный процесс для приблизительного сравнения эффективности двух наиболее распространенных датчиков расстояния, которые имеют совершенно разные физические функции. HC-SR04 использует ультразвук, то есть звуковые (механические) волны, а VL53L0X использует инфракрасные радиоволны, то есть электромагнитные волны, очень близкие (по частоте) к оптическому спектру.

Каково практическое влияние такой разницы на грунт?

Как мы можем сделать вывод, какой датчик лучше всего соответствует нашим потребностям?

Предстоящие эксперименты:

1. Сравнение точности измерений расстояний. Та же цель, плоскость цели вертикальна расстоянию.
2. Сравнение чувствительности материала мишени. То же расстояние, плоскость цели вертикальна расстоянию.
3. Угол целевой плоскости к линии сравнения расстояний. Та же цель и расстояние.

Конечно, еще многое предстоит сделать, но с помощью этих экспериментов кто-нибудь может получить интересную информацию об оценке датчиков.

На последнем шаге дается код для схемы Arduino, которая делает возможной оценку.

Шаг 1: материалы и оборудование

1. деревянная палка 2 см X 2 см X 30 см, служащая основанием

2. колышек длиной 60см, толщиной 3мм, разрезанный на две равные части

   колышки должны быть вставлены прочно и вертикально в палку на расстоянии 27 см друг от друга (это расстояние не очень важно, но связано с размерами нашей схемы!)

3. четыре различных типа препятствий размером с обычную фотографию 15 см X 10 см

   1. твердая бумага
   2. твердая бумага - красноватая
   3. оргстекло
   4. твердая бумага, покрытая алюминиевой фольгой
4. для держателей препятствий я сделал две трубки из старых карандашей, которые могут вращаться вокруг колышков

для схемы Arduino:

1. arduino UNO
2. макет
3. соединительные кабели
4. один ультразвуковой датчик HC-SR04
5. один инфракрасный лазерный датчик VL53L0X

Шаг 2. Некоторая информация о датчиках…

Ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04

Старинная классика экономичной робототехники, очень дешевая, но смертельно чувствительная в случае неправильного подключения. Я бы сказал (хотя это не имеет отношения к цели этого руководства) не экономично для фактора энергии!

Инфракрасный лазерный датчик расстояния VLX53L0X

Использует электромагнитные волны вместо механических звуковых волн. В плане я предлагаю неправильное соединение, которое означает, что согласно таблице данных (и моему опыту!) Должно быть подключено к 3,3 В вместо 5 В на схеме.

На оба датчика я поставляю паспорта.

Шаг 3: Влияние оборудования на эксперимент

Перед началом экспериментов мы должны проверить влияние нашего «прибора» на наши результаты. Для этого мы пробуем некоторые измерения без наших экспериментальных целей. Поэтому, оставив колышки в покое, мы пытаемся «увидеть» их с помощью наших датчиков. Согласно нашим измерениям на 18 см и на расстоянии 30 см от колышков, датчики дают нерелевантные результаты. полученные результаты. Так что они, похоже, не играют какой-то роли в наших грядущих экспериментах.

Шаг 4: Сравнение точности расстояния

Мы замечаем, что в случае расстояний менее 40 см или около того точность инфракрасного излучения лучше, чем на больших расстояниях, на которых, кажется, лучше работает ультразвук.

Шаг 5: Точность, зависящая от материала

Для этого эксперимента я использовал мишени из твердой бумаги разного цвета без разницы в результатах (для обоих датчиков). Большая разница, как и ожидалось, была с прозрачной мишенью из оргстекла и классической мишенью из твердой бумаги. Оргстекло казалось невидимым для инфракрасного излучения, а не для ультразвука, для которого не было разницы. Чтобы показать это, я представляю фотографии эксперимента вместе с соответствующими измерениями. Где точность инфракрасного датчика доминирует в соревновании, так это в случае сильно отражающей поверхности. Это твердая бумага, покрытая алюминиевой фольгой.

Шаг 6: Сравнение точности расстояния по углу

По моим измерениям, гораздо более сильная зависимость точности от угла наблюдается в случае ультразвукового датчика, а не инфракрасного датчика. Погрешность ультразвукового датчика намного увеличивается с увеличением угла.

Шаг 7: код Arduino для оценки

Код максимально простой. Цель состоит в том, чтобы одновременно отображать на экране компьютера измерения обоих датчиков, чтобы их было легче сравнивать.

Повеселись!