HC-SR04 VS VL53L0X - الاختبار الأول - الاستخدام لتطبيقات سيارة الروبوت: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

تقترح هذه التعليمات عملية تجريبية بسيطة (على الرغم من كونها علمية قدر الإمكان) لمقارنة فعالية اثنين من مستشعرات المسافة الأكثر شيوعًا ، والتي لها وظيفة جسدية مختلفة تمامًا. يستخدم HC-SR04 الموجات فوق الصوتية ، ويعني الموجات الصوتية (الميكانيكية) ويستخدم VL53L0X موجات راديو الأشعة تحت الحمراء ، وهي كهرومغناطيسية قريبة جدًا (في التردد) من الطيف البصري.

ما هو الأثر العملي لمثل هذا الاختلاف الأرضي؟

كيف يمكننا استنتاج أي جهاز استشعار يناسب احتياجاتنا بشكل أفضل؟

التجارب التي يتعين القيام بها:

1. مقارنة دقة قياسات المسافة. الهدف نفسه ، مستوى الهدف الرأسي إلى المسافة.
2. الهدف مقارنة حساسية المواد. نفس المسافة ، مستوى الهدف الرأسي إلى المسافة.
3. زاوية المستوى المستهدف لخط مقارنة المسافة. نفس الهدف والمسافة.

بالطبع هناك الكثير مما يتعين القيام به ، ولكن مع هذه التجارب يمكن لشخص ما أن يأخذ نظرة ثاقبة مثيرة للاهتمام لتقييم أجهزة الاستشعار.

في الخطوة الأخيرة ، يتم إعطاء رمز دائرة اردوينو الذي يجعل التقييم ممكنًا.

الخطوة 1: المواد والمعدات

1. عصا خشبية 2 سم × 2 سم × 30 سم ، وهي بمثابة قاعدة

2. شماعة بطول 60 سم بسمك 3 مم مقطعة إلى قطعتين متساويتين

   يجب وضع الأوتاد بشكل ثابت وعمودي في العصا على مسافة 27 سم (هذه المسافة ليست مهمة حقًا ولكنها مرتبطة بأبعاد دائرتنا!)

3. أربعة أنواع مختلفة من العوائق بحجم صورة نموذجية 15 سم × 10 سم

   1. الورق الصلب
   2. ورق مقوى - ضارب إلى الحمرة
   3. زجاجي
   4. ورق مقوى مغطى بورق الألمنيوم
4. بالنسبة لحاملي العوائق ، لقد صنعت أنبوبين من أقلام الرصاص القديمة التي يمكن أن تدور حول الأوتاد

لدائرة اردوينو:

1. اردوينو UNO
2. اللوح
3. الكابلات الطائر
4. جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية HC-SR04
5. مستشعر ليزر بالأشعة تحت الحمراء VL53L0X

الخطوة الثانية: بعض المعلومات حول المستشعرات …

مستشعر المسافة بالموجات فوق الصوتية HC-SR04

كلاسيكيات الزمن القديم من الروبوتات الاقتصادية ، رخيصة جدًا على الرغم من أنها حساسة للغاية في حالة وجود اتصال خاطئ. أود أن أقول (على الرغم من أنه لا صلة له بالهدف من هذه التعليمات) ليس صديقًا للبيئة بالنسبة لعامل الطاقة!

جهاز استشعار المسافة بالليزر بالأشعة تحت الحمراء VLX53L0X

يستخدم الموجات الكهرومغناطيسية بدلاً من الموجات الصوتية الميكانيكية. في الخطة التي أوفرها هناك اتصال خاطئ يعني أنه وفقًا لورقة البيانات (وتجربتي!) يجب توصيله بـ 3.3 فولت بدلاً من 5 فولت في الرسم التخطيطي.

بالنسبة لكلا المستشعرين ، أقوم بتزويد أوراق البيانات.

الخطوة 3: تأثير الجهاز في التجربة

قبل بدء التجارب ، علينا التحقق من تأثير "أجهزتنا" على نتائجنا. للقيام بذلك ، نجرب بعض القياسات بدون أهدافنا التجريبية. لذا بعد ترك الأوتاد بمفردها ، نحاول "رؤيتها" باستخدام مستشعراتنا. وفقًا لقياساتنا عند 18 سم وعلى مسافة 30 سم من الأوتاد ، فإن المستشعرات تعطي غير ذي صلة النتائج. لذلك لا يبدو أنهم يلعبون دورًا ما في تجاربنا القادمة.

الخطوة 4: مقارنة دقة المسافة

نلاحظ أنه في حالة وجود مسافات أصغر من 40 سم أو نحو ذلك ، تكون دقة الأشعة تحت الحمراء أفضل ، بدلاً من المسافات الأطول حيث يبدو أن الموجات فوق الصوتية تعمل بشكل أفضل.

الخطوة 5: دقة المواد المعتمدة

بالنسبة لتلك التجربة ، استخدمت أهدافًا ورقية صلبة ملونة مختلفة مع عدم وجود اختلاف في النتائج (لكلا المستشعرين) ، وكان الاختلاف الكبير ، كما هو متوقع ، مع الهدف الشفاف الزجاجي والهدف الورقي الكلاسيكي. يبدو أن زجاج شبكي غير مرئي للأشعة تحت الحمراء ، بدلاً من الموجات فوق الصوتية التي لا فرق عنها. لإظهار ذلك ، أقدم صور التجربة مع القياسات ذات الصلة ، حيث تهيمن دقة مستشعر الأشعة تحت الحمراء على المنافسة في حالة السطح العاكس بشدة. هذا هو الورق المقوى المغطى بورق الألمنيوم.

الخطوة 6: مقارنة دقة المسافة ذات الصلة بالزاوية

وفقًا لقياساتي ، هناك اعتماد أقوى بكثير على الدقة على الزاوية في حالة مستشعر الموجات فوق الصوتية ، بدلاً من مستشعر الأشعة تحت الحمراء. تزداد عدم دقة جهاز استشعار الموجات فوق الصوتية مع زيادة الزاوية.

الخطوة 7: كود اردوينو للتقييم

الكود بسيط قدر الإمكان. الهدف هو إظهار القياسات من كلا المستشعرين على شاشة الكمبيوتر في وقت واحد حتى يسهل مقارنتها.

استمتع!