איתור הד מרובה: 6 שלבים

2025 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2025-01-23 14:46

מדריך זה מתאר כיצד לייצר איתור אקו "סורק" באמצעות ארדואינו וארבעה חיישנים אולטראסוניים מרובדים. אין חלקים נעים.

הבנייה פשוטה … כל מה שאתה צריך הוא סכין חדה, שני מקדחים, מגהץ וממסור.

בתיאוריה המיקום של עד ארבעה אובייקטים יכול להיות נקודתי. בפועל הטוב ביותר שניהלתי הוא שלושה.

המעגל והקוד הם ניסיוניים בלבד ומתפרסמים בתקווה שמישהו ימצא בהם שימוש.

תמונות

• תמונה 1 מציגה את איתור ההד המורכב.
• הסרטון מציג את איתור ההד מצביע למיקום על שני אובייקטים

שלב 1: תרשים חיווט

תמונה 1 מציגה את תרשים החיווט של "איתור הד החיישן המרובע".

חיישן B1 ו- B2 הופכים ל"פסיביים "על ידי הנחת מספר שכבות של נייר דבק על מתמרי השידור (T).

קלטת זו חוסמת את הצליל הקולי שאחרת היה נפלט.

שלב 2: רשימת חלקים

תמונה 1 מציגה את החלקים לאתר החיישן הכפול שלי. איתור הד החיישן המרובע המתואר במאמר זה דורש שני חיישנים אולטראסוניים נוספים.

החלקים הבאים התקבלו מ-

• 1 רק Arduino Uno R3 עם כבל USB
• 4 מתמרים קוליים בלבד HY-SRF05, או HC-SR04

החלקים הבאים התקבלו באופן מקומי:

• 1 רצועת כותרת ארדואינו זכר בלבד
• 4 רצועות כותרת ארדואינו נקבות בלבד
• 2 חתיכות גרוטאות אלומיניום בלבד
• 2 חתיכות עץ קטנות בלבד
• 2 ברגים קטנים בלבד
• 6 קשרים בלבד
• 12 אורכים בלבד של חוט מצופה פלסטיק (צבעים מגוונים) [1]

הערות

[1]

אורך החוטים הכולל צריך להיות שווה למרחק הרצוי בין החיישנים בתוספת כמות קטנה להלחמה. החוטים מתפתלים לאחר מכן ליצירת כבל.

שלב 3: תיאוריה

המעגל מתבסס על "איתור האקו החיישן הכפול שלי". [1]

איתור הד חיישן כפול

תמונה 1 מציגה את "אזור הזיהוי" של איתור ההד לעיל.

המשוואות לחיישן זה מוצגות בתמונה 2.

איתור הד "חיישן כפול" זה פועל היטב אך דורש הרכבה של שני החיישנים מתחת לקו הבסיס (כלומר קיזוז נדרש) כדי להימנע מ"נקודות מתות "גדולות הנובעות משימוש במתרי קרן צרה.

אך מה אם קיזוז כזה אינו אפשרי?

איתור הד הדו -חיישן

עלה בדעתי שאפשר לחסל את ה"נקודות המתות "הללו ואת ה"קיזוז" אם נכפיל את מספר אזורי הגילוי על ידי הכפלת מספר החיישנים כפי שמוצג בתמונה 3.

מעבר מהיר (ריבוב) בין ארבעת שילובי החיישנים האפשריים יוצר ביעילות קרן מסתובבת (תמונה 3). כל השטח מכוסה וה"קיזוז "בוטל.

אפילו טוב יותר … ניתן להשתמש באותן משוואות (תמונה 2)!

בתיאוריה מאתר ההד "מרובע חיישן" זה:

• יכול לזהות עד ארבעה אובייקטים. [2]
• אין לו "כתמים מתים"
• לא דורש קיזוז

תוצאות

הרעיון פועל, שכן ניתן לזהות אובייקטים מרובים, אך עדיין נותרו "נקודות מתות" קטנות מכיוון שרוחבי הקורות הצרים אינם מאירים לחלוטין את אזור היעד כאשר הקיזוז הוא אפס. [3]

הערות

[1]

עיין https://www.instructables.com/id/Dual-Sensor-Echo… להסבר מלא ולנוסחאות.

[2]

ארבעה אובייקטים מניחים:

• רוחב קורות של 45 מעלות.
• אין "הצללה" של אובייקט אחד על ידי אחר

[3]

שישה חיישנים המותקנים במרווחים של 30 מעלות אמורים לחסל לחלוטין את "הנקודות המתות"

שלב 4: בנייה

תמונות:

• תמונה 1: סוגריים להתקנה
• תמונה 2: מבט מלפנים
• תמונה 3: מבט לאחור
• תמונה 4: מבט מלמעלה

סוגרי הרכבה

שני סוגרי הרכבה יוצרו מגיליון אלומיניום של 18 מד בשיטה המתוארת ב https://www.instructables.com/id/How-to-Cut-Fold-… שלי.

השתמש במסור, או חותכי פח, כדי לחתוך 30 מ"מ מקצה אחד לקו הקיפול של 45 מעלות. כעת "הבקיע" את שני צדי קו המרכז מהחיתוך למסור לבסיס ואז "סובב" את הקטע הלא רצוי עד שהוא משתחרר.

המידות לסוגריים שלי מוצגות בתמונה 1.

שקעי חיישן

שקעי החיישנים עוצבו משקעי כותרת רגילים של Arduino.

כל הסיכות הלא רצויות נשלפו וחור של 3 מ מ נקדח דרך הפלסטיק.

בעת הלחמת החיבורים הקפידו לא לקצר את החוטים לתושבת האלומיניום.

הקלות זן

חתיכה קטנה של צינורות כיווץ חום בכל קצה הכבל מונעת מהתפרקות החוטים.

קשרים משמשים למניעת תנועת כבלים לא רצויה.

שלב 5: התקנת תוכנה

התקן את הקוד הבא בסדר זה:

Arduino IDE

הורד והתקן את Arduino IDE (סביבת פיתוח משולבת) מ- https://www.arduino.cc/en/main/software אם עדיין לא מותקן.

עיבוד 3

הורד והתקן את עיבוד 3 מ-

איתור הד הדו -חיישן

העתק את תוכן הקובץ המצורף, "quad_sensor _echo_locator.ino", לתוך "סקיצה" של Arduino, שמור ולאחר מכן העלה אותו ל- Arduino Uno R3 שלך.

סגור את ה- Ardino IDE אך השאר את כבל ה- USB מחובר.

תצוגת חיישן מרובע

העתק את תוכן הקובץ המצורף, "quad_sensor_echo_locator.pde" לתוך "סקיצה" לעיבוד.

כעת לחץ על כפתור "הפעלה" השמאלי העליון … מסך גרפי אמור להופיע על המסך שלך.

פתרון תקלות

העיבוד יתלונן אם [המספר] המשויך ליציאת ה- COM שלך צריך להשתנות, אך לפני שתעשה זאת הוא יציג רשימה של יציאות "COM" זמינות כל אחת עם [מספר] בסוגריים מרובעים.

כל שעליך לעשות הוא להחליף את [0] בשורת הקוד הבאה באחד המספרים הבאים:

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

נסה כל אחד בתורו … אחד מהם יעבוד.

שלב 6: בדיקה

חבר את כבל ה- USB של Arduino למחשב שלך והפעל את "dual_sensor_echo_locator.pde" על ידי לחיצה על כפתור ההפעלה "למעלה משמאל" ב- Processing 3 IDE שלך (סביבת פיתוח משולבת).

מספרים המופרדים באמצעות פסיק אמורים להתחיל לזרום לאורך המסך כפי שמוצג בתמונה 1.

המספר האחרון הוא האזור … שני המספרים האחרים הם מרחק החיישן A1/A2 וחיישן B1/B2.

נקודה אדומה (מהבהבת) תופיע בתצוגה בכל פעם שאובייקט אובייקט בתוך אזור המטרה. נתונים נוספים יופיעו גם לאחר שהחיישנים איתרו אובייקט (תמונה 2).

הודעת שגיאה בעת ההפעלה

ייתכן שתקבל הודעת שגיאה בעת ההפעלה.

אם כן, שנה את [0] בשורה 85 בתמונה 1 כך שיתאים למספר המשויך ליציאת "COM" שלך.

מספר יציאות "COM" עשויות להיות רשומות בהתאם למערכת שלך. אחד המספרים יעבוד.

בתמונה 1 המספר [0] משויך ל- "COM4" שלי.

מיקום החיישנים שלך

הרווח את החיישנים שלך במרחק של 100 ס"מ זה מזה כשהמטרה 80 ס"מ..100 ס"מ מלפנים.

סובב באיטיות את שני החיישנים לכיוון הפינה הנגדית באלכסון של ריבוע דמיוני באורך 1 מטר.

תוך כדי סיבוב החיישנים תמצא מיקום בו מופיעות נקודות אדומות מהבהבות בתצוגה הגרפית.

המידע הבא יופיע לאחר זיהוי אובייקט:

• אֵזוֹר
• מרחק 1
• מרחק 2
• קו הבסיס
• חצי היקפי
• אֵזוֹר
• תיאום X
• Ycoordinate

תמונות

תמונה 1: אין אובייקטים … כל המרחקים נופלים בחוץ באזור האיתור.

תמונה 2: אובייקט נמצא ב"אזור 3"

לחץ כאן לצפייה במדריכים האחרים שלי.