HC-SR04 VS VL53L0X - Prova 1 - Ús per a aplicacions de cotxes de robots: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

Aquest instructiu proposa un procés d’experimentació senzill (tot i que el més científic possible) per comparar aproximadament l’efectivitat de dos sensors de distància més comuns, que tenen un funcionament físic completament diferent. El HC-SR04 utilitza ultrasons, significa ones sonores (mecàniques) i el VL53L0X utilitza ones de ràdio infraroges, que són electromagnètiques molt properes (en freqüència) a l’espectre òptic.

Quin és l'impacte pràctic d'aquesta diferència fonamental?

Com podem concloure quin sensor s’adapta millor a les nostres necessitats?

Experiments a fer:

1. Comparació de la precisió de les mesures de distància. El mateix objectiu, pla d'objectiu vertical a distància.
2. Comparació de la sensibilitat del material objectiu. La mateixa distància, pla de l'objectiu vertical a distància.
3. Angle del pla objectiu a la línia de comparació de distància. El mateix objectiu i distància.

Per descomptat, hi ha molt més a fer, però amb aquests experiments algú pot aprofundir en l’avaluació dels sensors.

A l'últim pas es dóna el codi del circuit arduino que fa possible l'avaluació.

Pas 1: materials i equips

1. pal de fusta de 2cmX2cmX30cm, que serveix de base

2. clavilla de 60 cm de llargada de 3 mm de gruix tallada en dues peces iguals

   les clavilles s’han de col·locar fermament i verticalment al pal a 27 cm de distància (aquesta distància no és realment important, però està relacionada amb les dimensions del nostre circuit!)

3. quatre tipus d’obstacles diferents de la mida d’una fotografia típica de 15cmX10cm

   1. paper dur
   2. paper dur - vermellós
   3. plexiglàs
   4. paper dur cobert amb paper d'alumini
4. per als titulars dels obstacles, vaig fer dos tubs amb llapis vells que poden girar al voltant de les clavilles

per al circuit arduino:

1. arduino UNO
2. taulell de pa
3. cables de pont
4. un sensor d'ultrasons HC-SR04
5. un sensor LÀSER d’infrarojos VL53L0X

Pas 2: Alguna informació sobre els sensors …

Sensor de distància per ultrasons HC-SR04

Clàssics antics de la robòtica econòmica, molt econòmics, encara que sensibles a la mort en cas de connexió incorrecta. Jo diria que (tot i que irrellevant per a l'objectiu d'aquest instructable) no és ecòmic pel factor d'energia.

Sensor de distància làser per infrarojos VLX53L0X

Utilitza ones electromagnètiques en lloc d’ones mecàniques de so. Al pla que subministro hi ha una connexió incorrecta que significa que segons el full de dades (i la meva experiència!) S'hauria de connectar a 3,3 V en lloc de 5 V a l'esquema.

Per als dos sensors subministro fulls de dades.

Pas 3: afectació de l'aparell a l'experiment

Abans de començar els experiments, hem de comprovar la influència del nostre "aparell" en els nostres resultats. Per fer-ho, provem algunes mesures sense els nostres objectius experimentals. Per tant, després de deixar les clavilles soles, intentem "veure-les" amb els nostres sensors. Segons les nostres mesures a 18 cm i a 30 cm de distància de les clavilles, els sensors donen importància resultats. Per tant, no semblen tenir cap paper en els nostres propers experiments.

Pas 4: comparació de la precisió de la distància

Notem que en cas de distàncies menors de 40 cm més o menys, la precisió de l’infraroig és millor, en lloc de les distàncies més llargues on l’ecografia sembla funcionar millor.

Pas 5: Precisió dependent del material

Per a aquest experiment, vaig utilitzar objectius de paper dur de colors diferents sense diferències en els resultats (per als dos sensors). La gran diferència, com era d’esperar, va ser amb l’objectiu transparent de plexiglàs i el clàssic objectiu de paper dur. El plexiglàs semblava ser invisible a l’infraroig, en lloc de l’ecografia que no tenia diferència. Per mostrar-ho, presento les fotos de l’experiment juntament amb les mesures relacionades. Quan la precisió del sensor d’infrarojos domina la competència és en el cas d’una superfície fortament reflectant. Aquest és el paper dur cobert amb paper d’alumini.

Pas 6: Comparació de la precisió de la distància relacionada amb l'angle

Segons les meves mesures, hi ha una dependència molt més forta de la precisió de l'angle en cas del sensor d'ultrasons, en lloc del sensor d'infrarojos. La imprecisió del sensor d’ultrasons augmenta molt més amb l’augment de l’angle.

Pas 7: Codi Arduino per a l'avaluació

El codi és el més senzill possible. L’objectiu és mostrar simultàniament a la pantalla de l’ordinador les mesures de tots dos sensors de manera que siguin fàcils de comparar.

Diverteix-te!