Ультразвуковой мобильный сонар Arduino: 7 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Вы когда-нибудь задумывались, как исследовать внутреннюю часть пирамиды? Глубокая темная область океана? Только что обнаруженная пещера? Эти места считаются небезопасными для входа мужчин, поэтому для таких исследований требуется беспилотная машина, такая как роботы, дроны и т. Д., Обычно оснащенные камерами, инфракрасными камерами и т. Д. Для просмотра и отображения неизвестной области в реальном времени, но они требуется определенная интенсивность света, а получаемые данные относительно большие. Таким образом, гидроакустическая система считается альтернативой.

Теперь мы можем построить один гидроакустический радар с дистанционным управлением с помощью ультразвукового датчика. Этот метод недорогой, относительно легко получить компоненты и прост в сборке, и, что более важно, он помогает нам лучше понять базовую систему передовых инструментов воздушного сканирования и картографии.

Шаг 1: основная теория

А. Сонар

Ультразвуковой датчик HC-SR04, используемый в этом проекте, может сканировать от 2 до 400 см. Мы прикрепляем датчик к серводвигателю, чтобы построить работающий гидролокатор, который вращается. Мы устанавливаем сервопривод так, чтобы он вращался на 0,1 секунды и останавливался еще на 0,1 секунды, одновременно до тех пор, пока он не достигнет 180 градусов, и повторяем, возвращаясь в исходное положение, и используя Arduino, мы будем получать показания датчика в тот момент, когда сервопривод останавливается. Объединив данные, мы нарисуем график показаний расстояния для радиуса 400 см в диапазоне 180 градусов.

Б. Акселерометр

Датчик акселерометра MPU-6050 используется для измерения количества ускорений вокруг осей x, y и z. Из изменения измерений со скоростью изменения 0,3 секунды мы получаем смещения вокруг этой оси, которые можно комбинировать с данными сонара, чтобы точно определять положение каждого сканирования. Данные можно просмотреть на последовательном мониторе в Arduino IDE.

C. RC 2WD Автомобиль

В модуле используются 2 двигателя постоянного тока, которыми управляет драйвер двигателя L298N. В основном движение контролируется скоростью вращения (между высокой и низкой) каждого двигателя и его направлением. В коде элементы управления движением (вперед, назад, влево, вправо) преобразуются в команды для управления скоростью и направлением каждого двигателя, а затем передаются через драйвер двигателя, который управляет двигателями. Модуль Bluetooth HC-06 используется для обеспечения беспроводного соединения между Arduino и любыми устройствами на базе Android. После того, как модуль подключен к передающему и принимающему контакту, он подключается к устройству. Пользователь может установить любое приложение для управления Bluetooth и настроить 5 основных кнопок и назначить простые команды (l, r, f, b и s) кнопке после установления соединения. (код сопряжения по умолчанию - 0000). После этого схема управления завершена.

D. Связь с ПК и данные

Полученные данные необходимо передать обратно на ПК для чтения Arduino и MATLAB для обработки. Подходящим методом будет установка беспроводного соединения с использованием модуля Wi-Fi, такого как ESP8266. Модуль устанавливает беспроводную сеть, и ПК должен подключиться к ней и прочитать через порт беспроводного подключения для чтения данных. В этом случае мы по-прежнему используем USB-кабель для передачи данных для подключения к ПК для прототипа.

Шаг 2: Детали и компоненты

Шаг 3: Сборка и подключение

1. Присоедините ультразвуковой датчик к миниатюрной макетной плате и прикрепите миниатюрную макетную плату к крылу сервопривода. Сервопривод должен быть прикреплен к передней части автомобильного комплекта.

2. Соберите автомобильный комплект, следуя прилагаемым инструкциям.

3. Расположение остальных частей может быть произвольным в зависимости от схемы подключения.

4. Электропроводка:

А. Мощность:

За исключением драйвера двигателя L298N, для остальных частей требуется только входная мощность 5 В, которую можно получить от выходного порта Arduino 5 В, в то время как контакты GND подключаются к порту GND Arduino, поэтому питание и GND могут быть выровнены на макетной плате. Для Arduino питание поступает от USB-кабеля, подключенного к ПК или powerbank.

Б. Ультразвуковой датчик HC-SR04

Спусковой штифт - 7

Эхо-пин - 4

C. Сервопривод SG-90

Контрольный штифт - 13

D. Модуль Bluetooth HC-06

Пин Rx - 12

Штифт Tx - 11

* Команды Bluetooth:

Спереди - 'f'

Назад - 'Ъ'

Слева - 'l'

Справа - 'r'

Остановить любое движение - 's'

E. Акселерометр MPU-6050

Контакт SCL - аналоговый 5

Вывод SDA - аналоговый 4

Вывод INT - 2

F. Драйвер двигателя L298N

Vcc - батарея 9 В и выход Arduino 5 В

GND - любая батарея GND и 9 В

+5 - вход Arduino VIN

INA - 5

ИНБ - 6

INC - 9

IND - 10

OUTA - Правый двигатель постоянного тока -

OUTB - правый двигатель постоянного тока +

OUTC - Левый двигатель постоянного тока -

OUTD - левый двигатель постоянного тока +

ENA - Драйвер 5V (автоматический выключатель)

ENB - Driver 5V (автоматический выключатель)

Шаг 4: Код Arduino

Кредиты создателям оригинальных кодов, включенных в файл, и Сатьяврату.

www.instructables.com/id/Ultrasonic-Mapmake…

Шаг 5: Код MATLAB

Измените COM-порт в соответствии с используемым портом.

Код получит данные, передаваемые от Arduino через порт. После запуска он часто собирает данные по количеству разверток, выполняемых эхолотом. Работающий код MATLAB необходимо остановить, чтобы получить данные в виде графических графиков дуги. Расстояние от центральной точки до графика - это расстояние, измеренное сонаром.

Шаг 6: Результат

Шаг 7: Заключение

Для прецизионного использования этот проект далек от совершенства, поэтому не подходит для профессиональных измерительных задач. Но это хороший DIY-проект для исследователей, чтобы познакомиться с эхолотом и проектами Arduino.