מדריך לאיתור טווח קולי עם Arduino & LCD: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

אנשים רבים יצרו הוראות כיצד להשתמש ב- Arduino Uno עם חיישן קולי ולפעמים גם עם מסך LCD. עם זאת, תמיד מצאתי כי מדריכים אחרים אלה מדלגים לעתים קרובות על שלבים שאינם ברורים למתחילים. כתוצאה מכך, ניסיתי ליצור הדרכה הכוללת כל פרט אפשרי, כך שמתחילים אחרים יכולים, בתקווה, ללמוד ממנה.

השתמשתי לראשונה ב- UNO של Arduino אך מצאתי שהוא מעט גדול למטרה. לאחר מכן בחנתי את הארדואינו ננו. לוח קטן זה מציע כמעט כל מה שה UNO עושה, אך עם טביעת רגל קטנה בהרבה. עם קצת תמרון, הצלחתי להתאים אותו ללוח הלחם של ה- LCD, החיישן האולטראסוני והחוטים השונים, הנגדים והפוטנציומטר.

המבנה המתקבל הוא פונקציונאלי לחלוטין ומהווה אבן קפיצה טובה לביצוע מערך קבוע יותר. החלטתי להכין את ההוראה הראשונה שלי לתעד תהליך זה ובתקווה לעזור לאחרים שרוצים לעשות את אותו הדבר. בכל מקום אפשרי ציינתי מהיכן קיבלתי את המידע שלי וניסיתי גם להכניס כמה שיותר תיעוד תומך למערכון כדי לאפשר לכל מי שקורא אותו להבין מה קורה.

שלב 1: חלקים שתזדקק להם

יש רק קומץ חלקים שאתה צריך ולמרבה המזל הם מאוד לא יקרים.

1 - לוח קרשים בגודל מלא (830 סיכות)

1 - Arduino Nano (עם כותרות סיכות מותקנות משני הצדדים)

1 - חיישן אולטרסאונד HC -SRO4

צג LCD 1 - 16x2 (עם כותרת אחת מותקנת). הערה: אינך זקוק לגירסת I2C היקרה יותר של מודול זה. אנו יכולים לעבוד ישירות עם יחידת ה"בסיסית "בעלת 16 פינים

1 - 10 K פוטנציומטר

1 - נגד נטל לשימוש עם תאורה אחורית LED עבור 16x2 (בדרך כלל 100 אוהם - 220 אוהם, מצאתי כי נגד 48 אוהם עובד הכי טוב בשבילי)

1 -1K Ohm עומס הגבלת עומס -לשימוש עם HC -SR04

חוטי קרש באורכים וצבעים שונים.

אופציונלי - ספק כוח ללוח - מודול מתח המתחבר ישירות ללוח הלחם ומאפשר לך להיות נייד יותר במקום להישאר מחובר למחשב, או להפעיל את המערכת באמצעות ה- Arduino Nano.

1 - מחשב/ מחשב נייד לתכנת Arduino Nano שלך - הערה ייתכן שיהיה עליך גם מנהלי התקנים של CH340 כדי לאפשר למחשב Windows שלך להתחבר כראוי ל- Arduino Nano. הורד דרייברים כאן

1 - Arduino Integrated Environment Development (IDE) - הורד את IDE כאן

שלב 2: התקן את IDE ואז את מנהלי ההתקנים של CH340

אם עדיין אין לך את מנהלי ההתקנים של IDE או CH340, המשך בשלב זה

1) הורד את ה- IDE מכאן.

2) ניתן למצוא הוראות מפורטות כיצד להתקין את IDE באתר האינטרנט של Arduino כאן

3) הורד את מנהלי ההתקן הסידורי CH340 מכאן.

4) ניתן למצוא הוראות מפורטות כיצד להתקין את מנהלי ההתקן כאן.

סביבת התוכנה שלך מעודכנת כעת

שלב 3: מיקום רכיבים

אפילו קרש לחם בגודל מלא יש בו רק מקום סופי, והפרויקט הזה לוקח אותו עד הקצה.

1) אם אתה משתמש באספקת לוח קרש, חבר אותו תחילה ברוב הפינים הנכונים בלוח הלחם

2) התקן את ה- Arduino Nano, עם יציאת USB הפונה ימינה

3) התקן את צג ה- LCD בחלק העליון של לוח הלחם (ראה תמונות)

4) התקן את HC-SR04 ואת הפוטנציומטר. השאר מקום לחוטים ולנגדים שהם ידרשו.

5) בהתבסס על תרשים Fritzing חבר את כל החוטים בלוח הלחם. שים לב למיקומם של 2 הנגדים גם על הלוח. - הוספתי קובץ FZZ של Fritzing שתוכל להוריד, אם אתה מעוניין בכך.

6) אם אינך משתמש באספקת הלוח וודא שיש לך מגשרים רצים מהאדמה וקו +V על "תחתית" הלוח שעובר לקווים התואמים ב"חלק העליון "כדי להבטיח שהכל יקרקע ו מְמוּנָע.

לתצורה זו ניסיתי להשאיר את הסיכות מה- LCD ואת הסיכות על הארדואינו ברצף כדי להפוך את הדברים לפשוטים ככל האפשר (D7-D4 ב- LCD מתחבר ל- D7-D4 בננו). זה גם איפשר לי להשתמש בתרשים נקי מאוד כדי להציג את החיווט.

בעוד שאתרים רבים דורשים נגד 220 אוהם כדי להגן על התאורה האחורית של LCD בתצוגת 2x20, מצאתי שזה גבוה מדי במקרה שלי. ניסיתי כמה ערכים קטנים בהדרגה עד שמצאתי אחד שעובד טוב בשבילי. במקרה זה הוא מסתדר לנגד 48 אוהם (כך הוא מופיע כמו במד אוהם שלי). אתה צריך להתחיל עם 220 אוהם ולעבוד רק אם ה- LCD אינו בהיר מספיק.

הפוטנציומטר משמש לכוונון הניגודיות בתצוגת ה- LCD, כך שתצטרך להשתמש במברג קטן כדי להפוך את השקע הפנימי למצב המתאים לך ביותר.

שלב 4: סקיצת הארדואינו

השתמשתי במספר מקורות כהשראה לסקיצה שלי, אך כולם דרשו שינוי משמעותי. ניסיתי גם להעיר באופן מלא את הקוד כך שיהיה ברור מדוע כל שלב מבוצע כפי שהוא. אני מאמין שההערות עולות במספר ההוראות לקידוד בפועל באחוזים הוגנים !!!

החלק המעניין ביותר של המערכון הזה, מבחינתי, סובב סביב החיישן האולטראסוני. ה- HC-SR04 זול מאוד (פחות מ -1 דולר אמריקאי או קנדי ב- Ali Express). זה גם די מדויק לפרויקט מסוג זה.

על החיישן יש 2 "עיניים" עגולות אך לכל אחת מהן מטרה אחרת. האחד הוא פולט הקול והשני הוא המקלט. כאשר סיכת TRIG מוגדרת ל- HIGH דופק נשלח החוצה. סיכת ECHO תחזיר ערך באלפיות השנייה שהוא העיכוב הכולל בין מועד שליחת הדופק לבין קבלתו. ישנן כמה נוסחות פשוטות בתסריט שיסייעו להמיר מילי שניות לסנטימטרים או אינצ'ים. זכור כי יש לחתוך את הזמן המוחזר לשניים מכיוון שהדופק עובר לאובייקט ולאחר מכן חוזר ומכסה את המרחק פעמיים.

לפרטים נוספים על אופן הפעולה של החיישן האולטרא סאונד אני ממליץ בחום על ההדרכה של Dejan Nedelkovski ב- Howtomechatronics. יש לו סרטון ודיאגרמות מצוינים המסבירים את הרעיון הרבה יותר טוב ממה שיכולתי!

הערה: מהירות הקול אינה קבועה. זה משתנה בהתאם לטמפרטורה ולחץ. הרחבה מעניינת מאוד לפרויקט זה תוסיף חיישן טמפרטורה ולחץ כדי לפצות על "סחף". נתתי כמה מדגמים לטמפרטורות חלופיות כנקודת מוצא, אם אתה רוצה לעשות את הצעד הבא!

מקור אינטרנט שהשקיע זמן רב בחקר החיישנים הללו העלה ערכים אלה. אני ממליץ על ערוץ You Tube של אנדראס Spiess למגוון סרטונים מעניינים. שלפתי את הערכים האלה מאחד מהם.

// 340 M/sec היא מהירות הקול ב -15 מעלות צלזיוס (0.034 CM/Sec) // 331.5 M/sec היא מהירות הקול ב- 0 מעלות צלזיוס (0.0331.5 CM/Sec)

// 343 M/Sec היא מהירות הקול ב 20 מעלות צלזיוס (0.0343 CM/Sec)

// 346 M/Sec היא מהירות הקול ב -25 מעלות צלזיוס (0.0346 CM/Sec)

צג ה- LCD הוא קצת אתגר, רק מכיוון שהוא דורש כל כך הרבה סיכות (6!) כדי לשלוט בו. הצד החיובי הוא שגם גרסה בסיסית זו של ה- LCD זולה מאוד. אני יכול למצוא אותו בקלות ב- Aliexpress בפחות מ -2 $ קנדי.

למרבה המזל, ברגע שיש לך את זה מחובר, השליטה בו היא מאוד קדימה. אתה מנקה אותו, ואז מגדיר לאן ברצונך להוציא את הטקסט ולאחר מכן מוציא סדרה של פקודות LCD. PRINT לדחוף את הטקסט והמספרים על המסך. מצאתי הדרכה מצוינת בנושא מ- Vasco Ferraz ב vascoferraz.com. שיניתי את פריסת הסיכה שלו כדי שיהיה ברור יותר למתחילים (כמוני!).

שלב 5: מסקנה

אני לא מתיימר להיות מהנדס חשמל או קודן מקצועי (במקור למדתי איך לתכנת עוד בשנות השבעים!). בגלל זה, אני מוצא שכל החלל בארדואינו משחרר מאוד. אני, עם ידע בסיסי בלבד, יכול להתחיל בניסויים משמעותיים. יצירת דברים שבאמת עובדים ומראים מספיק תועלת בעולם האמיתי שאפילו אשתי אומרת "מגניב!".

כפי שכולנו עושים, אני משתמש במשאבים העומדים לרשותי מהאינטרנט כדי ללמוד כיצד לעשות דברים, ואז אני מקשר אותם יחד, בתקווה, להכין משהו מועיל. עשיתי כמיטב יכולתי לזכות במקורות אלה בתוך האבל הזה ובמערכון שלי.

בדרך אני מאמין שאני יכול לעזור לאחרים, שגם הם מתחילים את מסע הלמידה שלהם. אני מקווה שתמצא את זה כמדריך שימושי ואני אשמח לכל הערה או שאלה.