HC-SR04 VS VL53L0X - Test 1 - Gebruik voor robotautotoepassingen - Ajarnpa

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

Deze instructable stelt een eenvoudig (maar zo wetenschappelijk mogelijk) experimenteerproces voor om ruwweg de effectiviteit te vergelijken van twee meest voorkomende afstandssensoren, die een heel ander fysiek functioneren hebben. De HC-SR04 maakt gebruik van ultrageluid, wat betekent (mechanische) geluidsgolven en de VL53L0X maakt gebruik van infrarode radiogolven, dat wil zeggen elektromagnetisch zeer dicht (in frequentie) bij het optische spectrum.

Wat is de praktische impact van een dergelijk grondverschil?

Hoe kunnen we concluderen welke sensor het beste bij onze behoeften past?

Uit te voeren experimenten:

1. Afstand metingen nauwkeurigheid vergelijking. Zelfde doel, vlak van doel verticaal op afstand.
2. Vergelijking van doelmateriaalgevoeligheid. Zelfde afstand, vlak van doel verticaal op afstand.
3. Hoek van het doelvlak tot de lijn van afstandsvergelijking. Zelfde doel en afstand.

Natuurlijk is er nog veel meer te doen, maar met deze experimenten kan iemand een interessant inzicht geven in de evaluatie van sensoren.

Bij de laatste stap wordt de code gegeven voor het arduino-circuit dat de evaluatie mogelijk maakt.

Stap 1: Materialen en uitrusting

1. houten stok 2cmX2cmX30cm, die dient als basis

2. pin 60 cm lang 3 mm dik in twee gelijke stukken gesneden

   de haringen moeten stevig en verticaal in de stick worden geplaatst, 27 cm uit elkaar (deze afstand is niet echt belangrijk maar heeft te maken met onze circuitafmetingen!)

3. vier verschillende soorten obstakels ter grootte van een typische foto 15cmX10cm

   1. hard papier
   2. hard papier - roodachtig
   3. plexiglas
   4. hard papier bedekt met aluminiumfolie
4. voor de houders van de hindernissen heb ik van oude potloden twee buizen gemaakt die rond de haringen kunnen draaien

voor het arduino-circuit:

1. arduino UNO
2. broodplankje
3. startkabels
4. één HC-SR04 ultrasone sensor
5. één VL53L0X infrarood LASER-sensor

Stap 2: Enige informatie over de sensoren…

Ultrasone afstandssensor HC-SR04

Oude klassiekers van economische robotica, erg goedkoop maar dodelijk gevoelig in geval van een verkeerde verbinding. Ik zou zeggen (hoewel niet relevant voor het doel van deze instructables) niet ecoomisch voor de energiefactor!

Infrarood laserafstandssensor VLX53L0X

Gebruikt elektromagnetische golven in plaats van mechanische geluidsgolven. In het schema dat ik aanlever is er een verkeerde aansluiting wat betekent dat volgens de datasheet (en mijn ervaring!) aangesloten moet worden op 3.3V in plaats van 5V in het diagram.

Voor beide sensoren lever ik datasheets.

Stap 3: Apparatuur beïnvloedt het experiment

Voordat we met de experimenten beginnen, moeten we de invloed van ons "apparaat" op onze resultaten controleren. Om dit te doen, proberen we enkele metingen uit zonder onze experimentele doelen. Dus nadat we de haringen alleen hebben gelaten, proberen we ze te "zien" met onze sensoren. Volgens onze metingen op 18 cm en op 30 cm afstand van de haringen geven de sensoren irrelevante resultaten. Ze lijken dus geen rol te spelen bij de komende experimenten.

Stap 4: Afstand Nauwkeurigheid Vergelijking

We merken dat bij afstanden kleiner dan 40cm de nauwkeurigheid van het infrarood beter is, in plaats van de langere afstanden waar de echo beter lijkt te werken.

Stap 5: Materiaalafhankelijke nauwkeurigheid

Voor dat experiment gebruikte ik verschillend gekleurde harde papieren doelen zonder verschil in de resultaten (voor beide sensoren). Het grote verschil was, zoals verwacht, met het plexiglas transparante doel en het klassieke harde papieren doel. Het plexiglas leek onzichtbaar voor infrarood, in plaats van de echografie die geen verschil maakte. Om dit te laten zien, presenteer ik de foto's van het experiment samen met de bijbehorende metingen. Waar de nauwkeurigheid van de infraroodsensor de concurrentie domineert, is in het geval van sterk reflecterend oppervlak. Dat is het harde papier bedekt met aluminiumfolie.

Stap 6: Vergelijking van hoekgerelateerde afstandnauwkeurigheid

Volgens mijn metingen is er een veel sterkere afhankelijkheid van de nauwkeurigheid van de hoek in het geval van de ultrasone sensor, in plaats van de infraroodsensor. De onnauwkeurigheid van de ultrasone sensor neemt veel meer toe met de toename van de hoek.

Stap 7: Arduino-code voor evaluatie

De code is zo eenvoudig mogelijk. Het doel is om tegelijkertijd op het computerscherm de metingen van beide sensoren te laten zien, zodat ze gemakkelijk te vergelijken zijn.

Veel plezier!