سونار الأردوينو بالموجات فوق الصوتية: 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

هل تساءلت يومًا عن كيفية استكشاف الهرم من الداخل؟ منطقة المحيط المظلمة العميقة؟ كهف تم اكتشافه للتو؟ تعتبر هذه الأماكن غير آمنة لدخول الرجال ، لذلك يلزم وجود آلة غير مأهولة للقيام بمثل هذا الاستكشاف ، مثل الروبوتات والطائرات بدون طيار وما إلى ذلك ، وعادة ما تكون مزودة بكاميرات وكاميرات تعمل بالأشعة تحت الحمراء وما إلى ذلك لعرض المنطقة المجهولة وتعيينها بشكل مباشر ، ولكن هذه يتطلب شدة ضوء معينة ، والبيانات التي تم الحصول عليها كبيرة نسبيًا. لذلك يعتبر نظام السونار بديلاً عامًا.

الآن ، يمكننا بناء مركبة رادار سونار يتم التحكم فيها عن بعد باستخدام جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية. هذه الطريقة غير مكلفة وسهلة نسبيًا في الحصول على المكونات وسهلة البناء ، والأهم من ذلك أنها تساعدنا على فهم النظام الأساسي لأدوات المسح الجوي المتقدمة ورسم الخرائط بشكل أفضل.

الخطوة 1: النظرية الأساسية

A. سونار

جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية HC-SR04 المستخدم في هذا المشروع قادر على المسح من 2 سم إلى 400 سم. نعلق المستشعر على محرك مؤازر من أجل بناء سونار فعال يتحول. قمنا بضبط المؤازرة على الدوران لمدة 0.1 ثانية والتوقف لمدة 0.1 ثانية أخرى ، في وقت واحد حتى تصل إلى 180 درجة ، ونكرر ذلك بالعودة إلى الموضع الأولي ، وباستخدام Arduino ، سنحصل على قراءة المستشعر في الوقت الحالي في كل مرة يتوقف فيها المؤازر. بدمج البيانات ، نرسم رسمًا بيانيًا لقراءات المسافة لنصف قطر 400 سم في نطاق 180 درجة.

B. التسارع

يستخدم مستشعر مقياس التسارع MPU-6050 لقياس مقدار التسارع حول المحور x و y و z. من خلال تغيير القياسات بمعدل تغيير قدره 0.3 ثانية نحصل على إزاحة حول هذه المحاور ، والتي يمكن دمجها مع بيانات السونار لتحديد موضع كل مسح. يمكن عرض البيانات من الشاشة التسلسلية في Arduino IDE.

سيارة RC 2WD

تستخدم الوحدة محركي DC يتم التحكم فيهما بواسطة محرك L298N. يتم التحكم في الحركة بشكل أساسي من خلال سرعة الدوران (بين عالية ومنخفضة) لكل محرك واتجاهه. في الكود ، يتم تحويل عناصر التحكم في الحركة (للأمام ، والخلف ، واليسار ، واليمين) إلى أوامر للتحكم في سرعة واتجاه كل محرك ، ثم يتم نقلها من خلال سائق المحرك الذي يتحكم في المحركات. تُستخدم وحدة HC-06 Bluetooth لتوفير اتصال لاسلكي بين Arduino وأي أجهزة تعمل بنظام Android. بعد توصيل الوحدة بدبوس الإرسال والاستقبال ، يتم توصيلها بالجهاز. يمكن للمستخدم تثبيت أي تطبيق للتحكم في Bluetooth وإعداد 5 أزرار أساسية وتعيين أوامر بسيطة (l و r و f و b و s) للزر بمجرد إنشاء الاتصال. (رمز الاقتران الافتراضي هو 0000) ثم تتم دائرة التحكم.

D. الاتصال بجهاز الكمبيوتر ونتائج البيانات

يجب إعادة إرسال البيانات التي تم الحصول عليها إلى جهاز الكمبيوتر لتتم قراءتها بواسطة Arduino و MATLAB لتتم معالجتها. تتمثل الطريقة المناسبة في إعداد اتصال لاسلكي باستخدام وحدة wifi مثل ESP8266. تقوم الوحدة بإعداد شبكة لاسلكية ، ويلزم توصيل الكمبيوتر بها والقراءة من خلال منفذ الاتصال اللاسلكي لقراءة البيانات. في هذه الحالة ، ما زلنا نستخدم كبل بيانات USB للاتصال بجهاز الكمبيوتر للحصول على نموذج أولي.

الخطوة 2: الأجزاء والمكونات

الخطوة 3: التجميع والأسلاك

1. قم بتوصيل جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية على اللوح الصغير ، ثم قم بتوصيل اللوح الصغير بجناح المؤازرة. يجب توصيل المؤازرة في مقدمة عدة السيارة.

2. قم بتجميع عدة السيارة باتباع التعليمات المرفقة.

3. يمكن ترتيب بقية الأجزاء بحرية حسب تخطيط الأسلاك.

4. الأسلاك:

قوة:

باستثناء محرك L298N ، لا تتطلب بقية الأجزاء سوى إدخال طاقة 5 فولت يمكن الحصول عليه من منفذ إخراج Arduino 5V ، بينما دبابيس GND إلى منفذ GND الخاص بـ Arduino ، وبالتالي يمكن محاذاة الطاقة و GND في اللوح. بالنسبة إلى Arduino ، يتم الحصول على الطاقة من كبل USB ، إما متصل بجهاز الكمبيوتر أو powerbank.

جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية HC-SR04

دبوس الزناد - 7

صدى دبوس - 4

C. SG-90 المؤازرة

دبوس التحكم - 13

وحدة بلوتوث HC-06

Rx Pin - 12

Tx Pin - 11

* أوامر بلوتوث:

الجبهة - 'f'

رجوع - "ب"

اليسار - 'l'

يمين - 'r'

وقف أي حركة - 's'

E. MPU-6050 مقياس التسارع

SCL Pin - تناظري 5

SDA Pin - التناظرية 4

INT Pin - 2

محرك F. L298N

Vcc - بطارية 9 فولت وخرج اردوينو 5 فولت

GND - أي بطارية GND و 9V

+5 - إدخال اردوينو VIN

INA - 5

INB - 6

INC - 9

IND - 10

OUTA - محرك DC الأيمن -

OUTB - محرك DC الأيمن +

OUTC - محرك تيار مستمر يسار -

خارجي - محرك تيار مستمر يسار +

ENA - سائق 5V (قاطع الدائرة)

ENB - سائق 5 فولت (قاطع الدائرة)

الخطوة 4: كود اردوينو

قروض لمنشئي الأكواد الأصلية المدرجة في الملف ، و Satyavrat

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

الخطوة 5: كود MATLAB

يرجى تغيير منفذ COM وفقًا للمنفذ الذي تستخدمه.

سيحصل الكود على البيانات المرسلة من Arduino عبر المنفذ. بمجرد تشغيله ، فإنه يجمع البيانات بشكل متكرر بعد عدد عمليات المسح التي يقوم بها السونار. يجب إيقاف تشغيل رمز MATLAB للحصول على البيانات في شكل مخططات بيانية لقوس. المسافة من نقطة المركز إلى الرسم البياني هي المسافة التي يقاسها السونار.

الخطوة 6: النتيجة

الخطوة 7: الخاتمة

للاستخدام الدقيق ، يعد هذا المشروع بعيدًا عن الكمال ، وبالتالي فهو غير مناسب لمهام القياس الاحترافية. لكن هذا مشروع DIY جيد للمستكشفين للوصول إلى معرفة مشاريع السونار و Arduino.