Multiplexed Echo Locator - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Deze instructable beschrijft hoe je een "scanning" echo-locator kunt maken met behulp van een Arduino en vier gemultiplexte ultrasone sensoren. Er zijn geen bewegende delen.

De constructie is eenvoudig … alles wat je nodig hebt is een scherp mes, twee boren, een soldeerbout en een ijzerzaag.

In theorie kan de locatie van maximaal vier objecten nauwkeurig worden bepaald. In de praktijk is het beste dat ik heb gedaan drie.

Het circuit en de code zijn puur experimenteel en worden gepubliceerd in de hoop dat iemand ze nuttig zal vinden.

Afbeeldingen

• Foto 1 toont de gemonteerde echolocator.
• De video toont de echo-locator die de locatie van twee objecten aangeeft

Stap 1: Bedradingsschema

Foto 1 toont het bedradingsschema voor de “quad sensor echo locator”.

Sensor B1 en B2 worden "passief" gemaakt door meerdere lagen afplakband over de zend (T)-transducers te plaatsen.

Deze tape blokkeert het ultrasone geluid dat anders zou worden uitgezonden.

Stap 2: Onderdelenlijst

Foto 1 toont de onderdelen voor mijn echolocator met dubbele sensor. Voor de in dit artikel beschreven quad-sensor-echolocator zijn nog twee ultrasone sensoren nodig.

De volgende onderdelen zijn verkregen van

• 1 alleen Arduino Uno R3 compleet met USB-kabel
• 4 alleen HY-SRF05 of HC-SR04, ultrasone transducers

De volgende onderdelen werden lokaal verkregen:

• 1 alleen mannelijke arduino-headerstrip
• 4 alleen vrouwelijke arduino-headerstrips
• 2 alleen stukjes aluminium schroot
• 2 alleen kleine stukjes hout
• 2 alleen kleine schroeven
• 6 alleen kabelbinders
• 12 alleen lengtes van geplastificeerd draad (geassorteerde kleuren) [1]

Opmerkingen:

[1]

De totale lengte van de draden moet gelijk zijn aan de gewenste afstand tussen de sensoren plus een kleine hoeveelheid voor het solderen. De draden worden vervolgens in elkaar gedraaid om een kabel te vormen.

Stap 3: Theorie

Het circuit bouwt voort op mijn "Dual Sensor Echo Locator". [1]

Echozoeker met dubbele sensor

Foto 1 toont het "detectiegebied" voor de bovenstaande echolocator.

De vergelijkingen voor deze sensor worden weergegeven in foto 2.

Deze "dual-sensor" echolocator werkt goed, maar vereist dat beide sensoren onder de basislijn worden gemonteerd (d.w.z. een offset is vereist) om grote "dode hoeken" te voorkomen die ontstaan door het gebruik van transducers met een smalle bundel.

Maar wat als een dergelijke compensatie niet mogelijk is?

Quad-sensor echo-zoeker

Het kwam bij me op dat deze "dode hoeken" en de "offset" zouden kunnen worden geëlimineerd als we het aantal detectiegebieden verviervoudigen door het aantal sensoren te verdubbelen, zoals weergegeven in foto 3.

Door snel te schakelen (multiplexen) tussen de vier mogelijke sensorcombinaties ontstaat effectief een roterende bundel (foto 3). Het hele gebied is bedekt en de "offset" is geëlimineerd.

Nog beter … dezelfde vergelijkingen (foto 2) kunnen worden gebruikt!

In theorie deze "quad-sensor" echo locator:

• kan maximaal vier objecten detecteren. [2]
• heeft geen "dode hoeken"
• vereist geen offset

Resultaten

Het concept werkt, omdat meerdere objecten kunnen worden gedetecteerd, maar er blijven kleine "dode plekken" over omdat de smalle bundelbreedten het doelgebied niet volledig verlichten wanneer de offset nul is. [3]

Opmerkingen:

[1]

Zie https://www.instructables.com/id/Dual-Sensor-Echo… voor een volledige uitleg en formules.

[2]

Vier objecten veronderstelt:

• een bundelbreedte van 45 graden.
• geen "schaduwen" van het ene object door het andere

[3]

Zes sensoren die met intervallen van 30 graden zijn gemonteerd, moeten de "dode hoeken" volledig elimineren

Stap 4: constructie

Afbeeldingen:

• foto 1: montagebeugels
• foto 2: vooraanzicht
• foto 3: achteraanzicht
• foto 4: bovenaanzicht

Montagebeugels

Twee montagebeugels zijn gemaakt van 18 gauge aluminiumplaat met behulp van de methode die wordt beschreven in mijn instructable

Gebruik een ijzerzaag of blikschaar om een snede van 30 mm te maken van de ene rand tot de vouwlijn van 45 graden. Nu "scoor" beide zijden van de middellijn van de zaagsnede tot de basis en "wiebel" vervolgens het ongewenste gedeelte totdat het loskomt.

De afmetingen voor mijn beugels staan op foto 1.

Sensoraansluitingen

De sensor sockets zijn gemaakt van standaard Arduino header sockets.

Alle ongewenste pinnen zijn eruit getrokken en een gat van 3 mm door het plastic geboord.

Let er bij het solderen van de verbindingen op dat de draden naar de aluminium beugel niet kortgesloten worden.

Trekontlastingen

Een klein stukje krimpkous aan elk uiteinde van de kabel voorkomt dat de draden losraken.

Er zijn kabelbinders gebruikt om ongewenste kabelbeweging te voorkomen.

Stap 5: Software-installatie

Installeer de volgende code in deze volgorde:

Arduino IDE

Download en installeer de Arduino IDE (geïntegreerde ontwikkelomgeving) van https://www.arduino.cc/en/main/software als deze nog niet is geïnstalleerd.

Verwerking 3

Download en installeer Processing 3 van

Quad Sensor Echo Locator

Kopieer de inhoud van het bijgevoegde bestand, "quad_sensor _echo_locator.ino", naar een Arduino "schets", sla het op en upload het naar uw Arduino Uno R3.

Sluit de Ardino IDE maar laat de USB-kabel aangesloten.

Viervoudige sensorweergave

Kopieer de inhoud van het bijgevoegde bestand, "quad_sensor_echo_locator.pde" naar een Processing "Sketch".

Klik nu op de knop "Uitvoeren" linksboven … een grafisch scherm zou op uw scherm moeten verschijnen.

Probleemoplossen

De verwerking zal klagen als het [nummer] dat aan uw COM-poort is gekoppeld, moet worden gewijzigd, maar voordat u dit doet, wordt een lijst met beschikbare "COM"-poorten weergegeven, elk met een [nummer] tussen vierkante haken.

Vervang eenvoudig de [0] in de volgende coderegel door een van deze nummers:

myPort = new Serial(this, Serial.list()[0], Baud_rate);

Probeer elk om de beurt … een van hen zal werken.

Stap 6: Testen

Sluit de Arduino USB-kabel aan op uw pc en voer "dual_sensor_echo_locator.pde" uit door op de run-knop "linksboven" op uw Processing 3 IDE (geïntegreerde ontwikkelomgeving) te klikken.

Getallen, gescheiden door een komma, zouden over uw scherm moeten beginnen te stromen, zoals weergegeven in foto1.

Het laatste cijfer is de zone … de andere twee cijfers zijn de afstanden van sensor A1/A2 en sensor B1/B2.

Er verschijnt een rode (knipperende) stip op het display wanneer er een object wordt gedetecteerd in het doelgebied. Er verschijnen ook aanvullende gegevens zodra de sensoren een object hebben gelokaliseerd (foto 2).

Foutmelding bij opstarten

Mogelijk krijgt u een foutmelding bij het opstarten.

Als dat het geval is, wijzigt u de [0] in regel 85 van foto 1 zodat deze overeenkomt met het nummer dat is gekoppeld aan uw "COM"-poort.

Afhankelijk van uw systeem kunnen er verschillende "COM"-poorten worden vermeld. Een van de nummers zal werken.

Op foto 1 is het nummer [0] gekoppeld aan mijn “COM4”.

Uw sensoren positioneren

Plaats uw sensoren 100 cm uit elkaar met het doel 80 cm.. 100 cm vooraan.

Draai beide sensoren langzaam naar de diagonaal tegenoverliggende hoek van een denkbeeldig vierkant van 1 meter.

Terwijl u de sensoren draait, vindt u een positie waar een knipperende rode stip(pen) op het grafische display verschijnt.

De volgende informatie verschijnt zodra een object is gedetecteerd:

• zone
• afstand1
• afstand2
• basislijn
• halve omtrek
• Oppervlakte
• X-coördinaat
• Ycoördinaat

Afbeeldingen

Foto 1: Geen objecten … alle afstanden vallen buiten het detectiegebied.

Foto 2: Er is een object gevonden in "Zone 3"

Klik hier om mijn andere instructables te bekijken.