Sónar mòbil ultrasònic Arduino: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Us heu preguntat mai com explorar l'interior de la piràmide? L’àrea fosca i profunda de l’oceà? Una cova que s’acaba de descobrir? Aquests llocs es consideren insegurs per a l’entrada d’homes, per tant, cal una màquina no tripulada per fer aquesta exploració, com ara robots, drons, etc. normalment equipats amb càmeres, càmeres infraroges, etc. per veure i cartografiar la zona desconeguda en directe, però aquests requereix certa intensitat de llum i les dades adquirides són relativament grans. Per tant, el sistema sonar es considera una alternativa general.

Ara podem construir un vehicle de radar sonar controlat a distància mitjançant un sensor d’ultrasons. Aquest mètode és econòmic, és relativament fàcil d’obtenir els components i fàcil de construir, i el que és més important, ens ajuda a entendre millor el sistema bàsic d’instruments avançats d’escaneig i mapatge aeri.

Pas 1: teoria bàsica

A. Sónar

El sensor d'ultrasons HC-SR04 utilitzat en aquest projecte és capaç d'escanejar des de 2 cm fins a 400 cm. Connectem el sensor a un servomotor per tal de construir un sonar que giri. Configurem el servo perquè giri durant 0,1 segons i parem 0,1 segons més, simultàniament fins que arribi a 180 graus, i repetim tornant a la posició inicial i, mitjançant Arduino, obtindrem la lectura del sensor en el moment cada cop que el servo s’aturi. Combinant les dades, esbossem un gràfic de les lectures de distància per a un radi de 400 cm en un rang de 180 graus.

B. Acceleròmetre

El sensor d’acceleròmetres MPU-6050 s’utilitza per mesurar la quantitat d’acceleracions sobre els eixos x, y i z. A partir del canvi de mesures amb una velocitat de canvi de 0,3 segons obtenim desplaçaments al voltant d’aquests eixos, que es poden combinar amb dades de sonar per precisar la posició de cada exploració. Les dades es poden visualitzar des del monitor sèrie en Arduino IDE.

C. Cotxe RC 2WD

El mòdul utilitza 2 motors de corrent continu controlats pel controlador de motor L298N. Bàsicament el moviment està controlat per la velocitat de rotació (entre alta i baixa) de cada motor i la seva direcció. Al codi, els controls de moviment (endavant, enrere, esquerre, dret) es converteixen en ordres per controlar la velocitat i la direcció de cada motor, i després es transmeten a través del controlador del motor que controla els motors. El mòdul Bluetooth HC-06 s’utilitza per proporcionar connexió sense fils entre Arduino i qualsevol dispositiu basat en Android. Després de connectar el mòdul amb el pin transmissor i receptor, es connecta amb el dispositiu. L'usuari pot instal·lar qualsevol aplicació de control Bluetooth i configurar 5 botons bàsics i assignar ordres simples de (l, r, f, b i s) al botó un cop establerta la connexió. (el codi de sincronització per defecte és 0000) Llavors es realitza el circuit de control.

D. Connexió amb PC i resultat de dades

Cal que les dades obtingudes es tornin a transmetre al PC per poder ser llegides per Arduino i MATLAB per ser processades. El mètode adequat seria configurar una connexió sense fils mitjançant un mòdul wifi com ESP8266. El mòdul configura una xarxa sense fils i cal que el PC es connecti a ella i llegeixi el port de connexió sense fils per llegir les dades. En aquest cas, encara fem servir un cable de dades USB per connectar-nos al PC per obtenir el prototip.

Pas 2: peces i components

Pas 3: Muntatge i cablejat

1. Connecteu el sensor d'ultrasons a la mini placa de connexió i col·loqueu la mini placa de control a l'ala del servo. El servo s’ha d’adossar a la part frontal del kit del cotxe.

2. Muntatge del kit de cotxe seguint les instruccions incloses.

3. La resta de la posició de les peces es pot disposar lliurement en funció del disseny del cablejat.

4. Cablatge:

A. Potència:

Excepte el controlador de motor L298N, la resta de peces només requereixen una entrada d’alimentació de 5V que es pot obtenir des del port de sortida de 5V d’Arduino, mentre que els pins GND al port GND d’Arduino, per tant, l’alimentació i el GND es poden alinear a la placa. Per a l’Arduino, l’alimentació s’obté del cable USB, connectat al PC o al powerbank.

B. Sensor d'ultrasons HC-SR04

Pin del gatell - 7

Pin de ressò: 4

C. Servo SG-90

Pin de control - 13

D. Mòdul Bluetooth HC-06

Pin Rx - 12

Tx Pin - 11

* Ordres Bluetooth:

Davant - 'f'

Enrere - 'b'

Esquerra - 'l'

Dreta - 'r'

Atura qualsevol moviment - 's'

Acceleròmetre E. MPU-6050

Pin SCL: analògic 5

Pin SDA: analògic 4

PIN INT - 2

F. Controlador de motor L298N

Vcc: bateria de 9V i sortida Arduino de 5V

GND: qualsevol bateria GND i 9V

+5: entrada VIN Arduino

INA - 5

INB - 6

INC - 9

IND - 10

OUTA - Motor CC dret -

OUTB - Motor CC dret +

OUTC - Motor CC esquerre -

OUTD - Motor CC esquerre +

ENA - Driver 5V (interruptor automàtic)

ENB - Driver 5V (interruptor automàtic)

Pas 4: Codi Arduino

Crèdits als creadors de codis originals inclosos al fitxer i a Satyavrat

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

Pas 5: Codi MATLAB

Canvieu el port COM segons el port que utilitzeu.

El codi obtindrà les dades transmeses des d’Arduino a través del port. Un cop s'executa, recopila les dades amb freqüència després de la quantitat d'escombraries que realitza el sonar. Cal aturar el codi MATLAB en execució per obtenir dades en forma de gràfics d’un arc. La distància del punt central al gràfic és la distància mesurada pel sonar.

Pas 6: resultat

Pas 7: Conclusió

Per a un ús precís, aquest projecte és lluny de ser perfecte, per tant no és adequat per a tasques de mesura professionals. Però aquest és un bon projecte de bricolatge perquè els exploradors puguin conèixer el soar i els projectes Arduino.