Ролетка - устройство за измерване на разстоянието до обекта. Ролетка помага роботи в различни ситуации. Обикновено колесен робот може да използвате това устройство за откриване на препятствия. Flying безпилотен самолет използва визьора за barazhirovaniya над земната повърхност на определена височина. С EDM дори можете да се изгради карта на помещенията, с помощта на специален алгоритъм SLAM.
1. Принцип на действие
Този път ще разгледаме работата на един от най-популярните сензорите - ултразвук (САЩ) далекомер. Има много различни версии на тези устройства, но всички те работят на принципа на измерване на времето за разпространение на отразената звука. Това означава, че сензорът изпраща звуков сигнал в дадена посока, а след това хваща отразеното ехо и изчислява времето на полета на звук от сондата до препятствието и връщане.
ние знаем, че скоростта на звука в една среда постоянно, но зависи от плътността на средата от хода на физиката училище. Познаването на скоростта на звука във въздуха и звук полет път до целта, ние можем да се изчисли разстоянието, изминато от звука в съответствие с формулата:
където V - скоростта на звука в м / сек, и т - времето в секунди. Скоростта на звука във въздуха, между другото, е 340.29 m / сек.
За да се справи с проблема, далекомер има две важни характеристики на дизайна. На първо място, звукът е добре отразено от препятствията, датчикът предава ултразвук с честота 40 кХц. За тази цел, сензорът е с пиезоелектрически преобразувател, който е в състояние да генерира висока честота на звука. Второ, предавателят е проектирана така, че звукът не се разпростира във всички посоки (какъвто е случаят с конвенционалните високоговорители), и по тесния посока. Фигурата показва посоката схема на типичен ултразвуков далекомер.
Както е показано на диаграмата, ъгъла на гледане на проста търсач ултразвуков диапазон е около 50-60 градуса. За типичен случай употреба, когато сензорът разпознава пречка пред, ъгъл на видимост е доста подходящ. Ултразвук може да открие дори и крака на стола, а търсач лазерен диапазон, например, може да не го забележи.
Ако решим да сканира околността, превръщайки в кръг като радар-търсач, ултразвуков далекомер ще ни даде много шумна и неточна представа. За такива цели е по-добре да се използва само един лазерен далекомер.
Трябва да се отбележи две основни недостатъци на ултразвуков далекомер. Първата е, че повърхността има пореста структура лесно усвояване на ултразвук, и сензора не може да се измери разстоянието до тях. Например, ако мислим за multicopter измерите разстоянието до повърхността на терена с висока трева, че е много вероятно да се получи размити данни. Подобни проблеми ни очакват при измерване на разстоянието до стената, покрита с пяна.
Вторият недостатък е свързан с акустичен скоростта на вълната. Тази скорост не е достатъчно висока, за да направи процеса по-чести измервания. Да предположим, че има пречка пред робота на разстояние 4 метра. За звука отлетя назад и напред, той изисква толкова, колкото 24 милисекунди. Тя трябва да се измери 7 пъти, преди да се ултразвуков намиране на гама от летящи роботи.
2. ултразвуков далекомер HC-SR04
В този урок, ние ще работим с датчик HC-SR04 и контролер Arduino Uno. Този популярен далекомер може да се измери разстоянието от 1-2 см до 4-6 метра. Следователно, точността на измерване е 0,5 - 1 cm.
Има различни версии на един и същ HC-SR04. Някои работят по-добре от други. Можете да ги различи от чертожната дъска на гърба. Версията, че работи добре, е както следва:
И тук е една версия, която може да не работи правилно:
3. Свързване HC-SR04
HC-SR04 сензор има четири терминали. В допълнение към земята (Gnd) и предлагането (Vcc) все още имат тригонометрия и Echo. И двете неща цифров изход, затова се свържете с някой от изводите Arduino Uno:
Схематична диаграма на устройството
Външен вид Layout
4. програма
Така че, опитайте се да си поръчате предавателя да изпрати сонда ултразвукови импулси, а след това го оправя обратно. Нека погледнем как Времедиаграма на HC-SR04.
Диаграмата показва, че за началото на измерването, трябва да генерира положителен изход импулси тригонометрия дълъг 10 микросекунди. Вследствие на това на сензора 8 ще започне серия от импулси, както и повишаване на нивото на терминал Echo. ще в същото време в режим на отражение на сигнала в режим на готовност. След като далекомер чувствам, че звукът се върна, той е завършил положителен тласък на Echo.
Оказва се, че ние трябва да направите две неща: да създаде импулс за тригонометрия, за да започне измерването, както и измерване на дължината на импулса на Ехо, а след това да се изчисли разстоянието до обикновена формула. Ние правим.
функция PulseIn измерва дължината на положителен импулс на echoPin крак в микросекунди. В програмата, която записвате звук полетно време с различна продължителност. Както разбрах, че трябва да се размножават пъти скоростта на звука:
S = продължителност * V = продължителност * 340 м / сек
Превръщането на скоростта на звука на м / в см / микросекунда:
S = продължителност * 0.034 м / MS
За удобство ние превръщаме десетична към вулгарен:
S = продължителност * 1/29 = продължителност / 29
Сега нека да си спомним, че звукът е преминал необходимите две разстояния: до местоназначението и обратно. Разделете всички в 2:
S = продължителност / 58
Сега ние знаем, откъде е дошло номер 58 в програмата!
Заредете програмата за Arduino Uno и отваряне на серийното монитора. Нека сега да се опитаме да насочим сензора до различни обекти и погледнете в далечината изчислява чрез монитора.
Сега, когато знаем как да се изчисли разстоянието от намиране на гама ще направи редица полезни устройства.
- Сграда далекомер. Програма на всеки 100ms мерки разстоянието от намиране на гама и визуализира резултата от характера LCD дисплей. За удобство, в резултат на устройството може да се поставя в малко пространство и се захранва от батерии.
- Ултразвуков тръстика. Напишете програма, която ще "скърца" зумер с различна скорост, в зависимост от измерената далечината. Например, ако разстоянието до пречка повече от три метра - звънеца звучи веднъж на половин секунда. На разстояние от 1 метър - на всеки 100 ms. По-малко от 10 см - писука постоянно.
заключение
Ултразвуков Разстояние мерител - лесен за използване, евтин и точен сензор, който напълно отговаря на предназначението си на хиляди роботи. Както разбрахме от урока, в датчика има недостатъци, които трябва да се вземат предвид при изграждането на робота. Добро решение ще бъде споделяне на ултразвукови намиране на гама в двойка с лазер. В този случай, те ще неутрализират недостатъците на другия.
Свързани статии