Multiplexed Echo Locator: 6 steg

2025 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2025-01-23 15:11

Denna instruerbara beskriver hur man gör en "skanning" ekolokalisering med hjälp av en Arduino och fyra multiplexerade ultraljudssensorer. Det finns inga rörliga delar.

Konstruktionen är enkel … allt du behöver är en vass kniv, två borrar, ett lödkolv och en bågfil.

I teorin kan platsen för upp till fyra objekt vara spetsiga. I praktiken är det bästa jag lyckats med tre.

Kretsen och koden är rent experimentella och publiceras i hopp om att någon kommer att tycka att de är användbara.

Bilder

• Bild 1 visar den monterade ekolokaliseraren.
• Videon visar ekolokatorn som pekar platsen två objekt

Steg 1: Anslutningsdiagram

Bild 1 visar kopplingsschemat för”quad sensor echo locator”.

Sensorn B1 och B2 görs”passiva” genom att placera flera lager maskeringstejp över sändare (T).

Detta band blockerar det ultraljud som annars skulle avges.

Steg 2: Dellista

Bild 1 visar delarna till min dubbla sensor ekolokalisering. Den ekosökare för fyrsensor som beskrivs i denna artikel kräver ytterligare två ultraljudssensorer.

Följande delar erhölls från

• Endast 1 Arduino Uno R3 komplett med USB -kabel
• 4 endast HY-SRF05, eller HC-SR04, ultraljudsgivare

Följande delar erhölls lokalt:

• 1 endast manlig arduino -headerremsa
• 4 endast kvinnliga arduino -headerremsor
• 2 endast bitar av aluminiumskrot
• 2 bara små träbitar
• 2 bara små skruvar
• 6 endast buntband
• 12 endast längder av plastbelagd tråd (diverse färger) [1]

Anteckningar

[1]

Trådarnas totala längd ska motsvara det önskade avståndet mellan sensorerna plus en liten mängd för lödning. Trådarna vrids sedan ihop för att bilda en kabel.

Steg 3: Teori

Kretsen bygger på min "Dual Sensor Echo Locator". [1]

Dubbel sensor ekolokalisering

Bild 1 visar”detekteringsområdet” för ovanstående ekolokalisering.

Ekvationerna för denna sensor visas på foto 2.

Denna "dubbelsensor" ekolokalisator fungerar bra men kräver att båda sensorerna är monterade under baslinjen (dvs. en förskjutning krävs) för att undvika stora "döda fläckar" som uppstår vid användning av smalstrålande givare.

Men vad händer om en sådan förskjutning inte är möjlig?

Ekosökare med fyrsensor

Jag tänkte att dessa "döda fläckar" och "förskjutningen" kunde elimineras om vi fyrdubblade antalet detekteringsområden genom att fördubbla antalet sensorer som visas på foto 3.

Att snabbt växla (multiplex) mellan de fyra möjliga sensorkombinationerna skapar effektivt en roterande stråle (foto 3). Hela området är täckt och "offset" har eliminerats.

Ännu bättre … samma ekvationer (foto 2) kan användas!

I teorin är denna "quad-sensor" ekolokalisering:

• kan upptäcka upp till fyra objekt. [2]
• har inga "döda fläckar"
• kräver ingen förskjutning

Resultat

Konceptet fungerar, eftersom flera objekt kan detekteras, men små "döda fläckar" kvarstår eftersom de smala strålbredderna inte helt lyser upp målområdet när förskjutningen är noll. [3]

Anteckningar

[1]

Se https://www.instructables.com/id/Dual-Sensor-Echo… för en fullständig förklaring och formler.

[2]

Fyra objekt förutsätter:

• en strålbredd på 45 grader.
• ingen "skuggning" av ett objekt av ett annat

[3]

Sex sensorer monterade med 30 graders intervall bör helt eliminera "döda fläckar"

Steg 4: Konstruktion

Bilder:

• foto 1: fästen
• foto 2: framifrån
• foto 3: bakifrån
• foto 4: ovanifrån

Monteringsfästen

Två monteringsfästen gjordes av 18 gauge aluminiumplåt med den metod som beskrivs i min instruerbara

Använd en bågfil eller tennskär för att göra ett 30 mm snitt från ena kanten till 45 graders viklinje. Nu "skala" båda sidor av mittlinjen från sågsnittet till basen och sedan "vicka" den oönskade sektionen tills den går loss.

Måtten för mina fästen visas på foto 1.

Sensoruttag

Sensoruttagen har utformats från vanliga Arduino -uttag.

Alla oönskade stift har dragits ut och ett 3 mm hål borrats genom plasten.

Se till att inte korta ledningarna till aluminiumfästet vid lödning av anslutningarna.

Dragavlastningar

En liten bit av värmekrympslang i varje ände av kabeln förhindrar att trådarna lossnar.

Buntband har använts för att förhindra oönskade kabelrörelser.

Steg 5: Programvaruinstallation

Installera följande kod i denna ordning:

Arduino IDE

Ladda ner och installera Arduino IDE (integrerad utvecklingsmiljö) från https://www.arduino.cc/en/main/software om den inte redan är installerad.

Bearbetning 3

Ladda ner och installera Processing 3 från

Quad Sensor Echo Locator

Kopiera innehållet i den bifogade filen "quad_sensor _echo_locator.ino" till en Arduino "skiss", spara och ladda upp den till din Arduino Uno R3.

Stäng Ardino IDE men låt USB -kabeln vara ansluten.

Quad Sensor Display

Kopiera innehållet i den bifogade filen, "quad_sensor_echo_locator.pde" till en "Skiss" för bearbetning.

Klicka nu på "Kör" -knappen högst upp till vänster … en grafisk skärm ska visas på skärmen.

Felsökning

Bearbetningen kommer att klaga om [numret] som är associerat med din COM -port behöver ändras, men innan det görs kommer det att visa en lista över tillgängliga "COM" -portar var och en med ett [nummer] inom hakparenteser.

Ersätt helt enkelt [0] i följande kodrad med ett av dessa nummer:

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

Prova var och en … en av dem kommer att fungera.

Steg 6: Testning

Anslut Arduino USB-kabeln till din dator och kör “dual_sensor_echo_locator.pde” genom att klicka på “övre vänstra” körknappen på din Processing 3 IDE (integrerad utvecklingsmiljö).

Siffror, separerade med ett kommatecken bör börja strömma ner på skärmen som visas på foto1.

Det sista numret är zonen … de andra två talen är avståndet sensor A1/A2 och sensor B1/B2.

En röd (blinkande) prick kommer att visas på displayen när ett objekt detekteras inuti målområdet. Ytterligare data kommer också att visas när sensorerna har hittat ett objekt (foto 2).

Felmeddelande vid start

Du kan få ett felmeddelande vid start.

Ändra i så fall [0] i rad 85 på foto 1 så att det matchar numret som är kopplat till din "COM" -port.

Flera "COM" -portar kan listas beroende på ditt system. Ett av siffrorna fungerar.

På foto 1 är numret [0] associerat med min “COM4”.

Placera dina sensorer

Placera dina sensorer 100 cm från varandra med målet 80 cm..100 cm framför.

Vrid båda sensorerna långsamt mot det diagonalt motsatta hörnet av en imaginär 1 meter kvadrat.

När du roterar sensorerna hittar du en position där en blinkande röd prick visas på grafikdisplayen.

Följande information visas när ett objekt upptäcks:

• zon
• avstånd 1
• avstånd 2
• baslinje
• halvperimeter
• område
• X -koordinat
• Ycoordinate

Bilder

Foto 1: Inga objekt … alla avstånd faller utanför i detekteringsområdet.

Foto 2: Ett objekt har hittats i "zon 3"

Klicka här för att se mina andra instruktioner.