محدد موقع الصدى المتعدد: 6 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

يصف هذا الدليل كيفية عمل محدد صدى "مسح" باستخدام Arduino وأربعة أجهزة استشعار بالموجات فوق الصوتية متعددة الإرسال. لا توجد أجزاء متحركة.

البناء بسيط … كل ما تحتاجه هو سكين حاد ، ومثقابان ، ومكواة لحام ، ومنشار.

من الناحية النظرية ، يمكن أن يكون موقع ما يصل إلى أربعة أشياء مدببًا. من الناحية العملية ، أفضل ما تمكنت من تحقيقه هو ثلاثة.

الدائرة والشفرة تجريبية بحتة ويتم نشرها على أمل أن يجدها أحدهم مفيدة.

الصور

• توضح الصورة 1 محدد موقع الصدى المجمع.
• يُظهر الفيديو محدد موقع الصدى مشيرًا إلى كائنين في الموقع

الخطوة 1: مخطط الأسلاك

تُظهر الصورة 1 مخطط الأسلاك لـ "محدد موقع صدى المستشعر الرباعي".

يتم تحويل المستشعر B1 و B2 إلى "منفعل" عن طريق وضع عدة طبقات من شريط التقنيع فوق محولات طاقة الإرسال (T).

يحجب هذا الشريط الصوت فوق الصوتي الذي يمكن أن ينبعث.

الخطوة 2: قائمة الأجزاء

تُظهر الصورة 1 أجزاء محدد موقع صدى المستشعر المزدوج. يتطلب محدد موقع صدى المستشعر الرباعي الموضح في هذه المقالة مستشعرين آخرين بالموجات فوق الصوتية.

تم الحصول على الأجزاء التالية من

• 1 فقط Arduino Uno R3 كاملة مع كابل USB
• 4 فقط HY-SRF05 ، أو HC-SR04 ، محولات الطاقة فوق الصوتية

تم الحصول على الأجزاء التالية محليًا:

• 1 شريط رأس اردوينو من الذكور فقط
• 4 شرائط رأس اردوينو للإناث فقط
• قطعتان فقط من خردة الألمنيوم
• قطعتان صغيرتان فقط من الخشب
• عدد 2 مسامير صغيرة فقط
• 6 ربطات الكابلات فقط
• 12 طولًا فقط من الأسلاك المطلية بالبلاستيك (ألوان متنوعة) [1]

ملحوظات

[1]

يجب أن يساوي الطول الإجمالي للأسلاك المسافة المطلوبة بين المستشعرات بالإضافة إلى كمية صغيرة للحام. ثم يتم لف الأسلاك معًا لتشكيل كبل.

الخطوة الثالثة: النظرية

الدائرة مبنية على "جهاز الاستشعار المزدوج لتحديد موقع الصدى". [1]

محدد صدى مزدوج الاستشعار

تُظهر الصورة 1 "منطقة الكشف" لمحدد موقع الصدى أعلاه.

تظهر معادلات هذا المستشعر في الصورة 2.

يعمل محدد موقع الصدى هذا "ذي المستشعر المزدوج" بشكل جيد ولكنه يتطلب تركيب كلا المستشعرين أسفل خط الأساس (أي أن الإزاحة مطلوبة) لتجنب "البقع الميتة" الكبيرة التي تنشأ عن استخدام محولات ذات الحزمة الضيقة..

ولكن ماذا لو كان مثل هذا التعويض غير ممكن؟

محدد موقع الصدى رباعي الاستشعار

لقد خطر لي أن هذه "النقاط الميتة" و "الإزاحة" يمكن القضاء عليها إذا ضاعفنا عدد مناطق الكشف أربع مرات بمضاعفة عدد المستشعرات كما هو موضح في الصورة 3.

يؤدي التبديل السريع (تعدد الإرسال) بين مجموعات المستشعرات الأربعة الممكنة إلى إنشاء شعاع دوار (الصورة 3). تم تغطية المنطقة بالكامل وتم إلغاء "الإزاحة".

أفضل … يمكن استخدام نفس المعادلات (الصورة 2)!

نظريًا محدد موقع الصدى "رباعي الاستشعار":

• يمكن الكشف عن ما يصل إلى أربعة كائنات. [2]
• ليس به "نقاط ميتة"
• لا يتطلب أي تعويض

نتائج

يعمل المفهوم ، حيث يمكن الكشف عن كائنات متعددة ، ولكن "النقاط الميتة" الصغيرة لا تزال قائمة حيث أن عرض الحزمة الضيق لا يضيء منطقة الهدف تمامًا عندما يكون الإزاحة صفرًا. [3]

ملحوظات

[1]

راجع https://www.instructables.com/id/Dual-Sensor-Echo … للحصول على شرح كامل وصيغ.

[2]

أربعة أشياء تفترض:

• عرض شعاع 45 درجة.
• لا "تظليل" كائن بآخر

[3]

يجب أن تتخلص ستة أجهزة استشعار مثبتة على فترات 30 درجة تمامًا من "النقاط الميتة"

الخطوة 4: البناء

الصور:

• الصورة 1: تركيب بين قوسين
• الصورة 2: منظر أمامي
• الصورة 3: منظر خلفي
• الصورة 4: منظر علوي

تصاعد بين قوسين

تم صنع كتفي تثبيت من لوح ألومنيوم قياس 18 باستخدام الطريقة الموضحة في

استخدم المنشار ، أو قصاصات القصدير ، لعمل قطع 30 مم من حافة واحدة إلى خط الطي 45 درجة. الآن "يسجل" كلا جانبي خط الوسط من قطع المنشار إلى القاعدة ثم "اهتز" القسم غير المرغوب فيه حتى يتحرر.

تظهر أبعاد الأقواس في الصورة 1.

مآخذ الاستشعار

تم تصميم مقابس المستشعرات من مآخذ توصيل اردوينو القياسية.

تم سحب جميع المسامير غير المرغوب فيها وحفر ثقب 3 مم من خلال البلاستيك.

عند لحام الوصلات ، احرص على عدم قصر الأسلاك على شريحة الألومنيوم.

تخفيف الضغط

قطعة صغيرة من أنابيب الانكماش الحراري في كل طرف من الكبل تمنع الأسلاك من الانكماش.

تم استخدام روابط الكابلات لمنع حركة الكابلات غير المرغوب فيها.

الخطوة 5: تثبيت البرنامج

قم بتثبيت الكود التالي بالترتيب:

اردوينو IDE

قم بتنزيل وتثبيت Arduino IDE (بيئة التطوير المتكاملة) من https://www.arduino.cc/en/main/software إذا لم يكن مثبتًا بالفعل.

المعالجة 3

قم بتنزيل وتثبيت معالجة 3 من

رباعي الاستشعار صدى محدد

انسخ محتويات الملف المرفق ، "quad_sensor _echo_locator.ino" ، إلى "رسم" Arduino ، واحفظه ، ثم حمّله إلى Arduino Uno R3.

أغلق Ardino IDE لكن اترك كبل USB متصلاً.

شاشة رباعية الاستشعار

انسخ محتويات الملف المرفق "quad_sensor_echo_locator.pde" إلى "رسم تخطيطي" قيد المعالجة.

الآن انقر فوق الزر "تشغيل" في أعلى اليسار … يجب أن تظهر شاشة رسومية على شاشتك.

استكشاف الأخطاء وإصلاحها

ستشتكي المعالجة إذا كان [الرقم] المرتبط بمنفذ COM الخاص بك يحتاج إلى تغيير ، ولكن قبل القيام بذلك ، ستعرض قائمة بمنافذ "COM" المتاحة لكل منها [رقم] بين قوسين مربعين.

ببساطة استبدل [0] في سطر الرمز التالي بأحد هذه الأرقام:

myPort = مسلسل جديد (this، Serial.list () [0]، Baud_rate) ؛

جرب كل واحد بدوره … واحد منهم سيعمل.

الخطوة 6: الاختبار

قم بتوصيل كابل Arduino USB بجهاز الكمبيوتر الخاص بك وقم بتشغيل “dual_sensor_echo_locator.pde” بالنقر فوق زر التشغيل “أعلى اليسار” في Processing 3 IDE (بيئة تطوير متكاملة).

يجب أن تبدأ الأرقام المفصولة بفاصلة في التدفق على شاشتك كما هو موضح في الصورة 1.

الرقم الأخير هو المنطقة … الرقمان الآخران هما المستشعر A1 / A2 ومستشعر المسافات B1 / B2.

ستظهر نقطة حمراء (وامضة) على الشاشة كلما تم اكتشاف كائن داخل منطقة الهدف. ستظهر بيانات إضافية أيضًا بمجرد أن تحدد المستشعرات كائنًا (الصورة 2).

رسالة خطأ عند بدء التشغيل

قد تحصل على رسالة خطأ عند بدء التشغيل.

إذا كان الأمر كذلك ، فغيّر [0] في السطر 85 من الصورة 1 لمطابقة الرقم المرتبط بمنفذ "COM" الخاص بك.

قد يتم سرد العديد من منافذ "COM" بناءً على نظامك. سيعمل أحد الأرقام.

في الصورة 1 الرقم [0] مرتبط بـ "COM4" الخاص بي.

وضع أجهزة الاستشعار الخاصة بك

باعد بين المستشعرات بمقدار 100 سم بحيث يكون الهدف 80 سم و 100 سم في المقدمة.

قم بتدوير كلا المستشعرين ببطء نحو الزاوية المقابلة قطريًا لمربع وهمي 1 متر.

أثناء قيامك بتدوير المستشعرات ، ستجد موضعًا تظهر فيه نقطة (نقاط) حمراء وامضة على شاشة الرسومات.

ستظهر المعلومات التالية بمجرد اكتشاف كائن:

• منطقة
• المسافة 1
• المسافة 2
• حدود
• شبه محيط
• منطقة
• تنسيق X
• Ycoordinate

الصور

الصورة 1: لا توجد كائنات … تقع جميع المسافات في الخارج في منطقة الكشف.

الصورة 2: تم العثور على كائن في "المنطقة 3"

انقر هنا لعرض التعليمات الأخرى الخاصة بي.