V tomto článku sa chystáme skonštruovať obvod ultrazvukového diaľkomeru pomocou Arduina a 16x2 LCD. Ďalej sa pozrieme, čo je to ultrazvukový modul, ako funguje a ako sa dá použiť na meranie vzdialenosti.
Čo je to ultrazvuk?
Priemerný zdravý človek môže počuť frekvencie od 20 Hz do 20 000 Hz. Ľudské ucho nad 20 000 Hz alebo 20 KHz nie je schopné tieto frekvencie detekovať. Akákoľvek akustická rezonácia vyššia ako 20 KHz sa nazýva ako ultrazvukový a akákoľvek akustika rezonuje pri frekvencii menšej ako 20 Hz sa nazýva infrazvuková.
Väčšina domácich zvierat, ako je mačka alebo pes, počuje široký rozsah akustickej frekvencie vyšší ako ľudia. Niektoré z našich elektronické zariadenia môže ich otravovať, preto sa ultrazvukový zvuk používa v elektronickej podobe repelenty proti komárom a tiež v psie repelenty.
Ale veľa divokých zvierat, ako sú netopiere, využíva ultrazvuk, ktorý im pomáha určiť vzdialenosť medzi predátorom a korisťou. Má biologické snímače, ktoré vypočítavajú vzdialenosť vyžarovaním a príjmom ultrazvukových vĺn.
Tento princíp sa využíva v mnohých moderných elektronické meracie zariadenie Dozvieme sa, ako by sa ten istý princíp mohol uplatniť aj pre tento projekt.
Ultrazvukový senzor:
Budeme používať špeciálny modul ultrazvukového vysielača a prijímača elektronických zariadení HC-SR04, ktorý je veľmi populárny a bežne dostupný na stránkach elektronického obchodu a elektronických maloobchodných predajniach.
Skladá sa zo 4 pinov Vcc, zem, spúšť a echo. Tieto kolíky sú prepojené s mikrokontrolérom arduino.
Má vysielacie a prijímacie moduly ktoré vyzerajú identicky a sú chránené hliníkovým valcom a sieťkou pri otvorení vysielača a prijímača. Modul sa tiež skladá z mikrokontrolérov, ktoré dekódujú signály ozveny.
Na meranie vzdialenosti potrebujeme poslať sériu ultrazvukových výbuchov a počúvať ozvenu. Aby sme to dosiahli, musíme držať spúšťací kolík vysoko po dobu 10 mikrosekúnd, vysielač vysiela 8 impulzov ultrazvukových impulzov.
Modul prijímača tieto nárazy počúva po náraze do prekážky. Pin ozveny vydáva vysoký signál úmerný vzdialenosti. Arduino interpretuje čas odoslaných a prijatých signálov na určenie skutočnej vzdialenosti.
Pretože zvuk sa pohybuje vo vzduchu rýchlosťou 340 m / s a čas je možné určiť porovnaním odoslaných a prijatých signálov, môžeme vzdialenosť určiť pomocou vzorca rýchlosť-vzdialenosť:
Vzdialenosť = rýchlosť X čas
Tieto hodnoty vypočíta Arduino a vytlačí príslušné hodnoty na LCD displej. Navrhovaný obvod ultrazvukového diaľkomeru môže zobrazovať vzdialenosť v centimetroch aj v metroch.
Autorský prototyp:
Schéma zapojenia:
Pripojenie obvodu ultrazvukového diaľkomeru sa uskutočňuje prostredníctvom štandardného rozhrania arduino-LCD, ktoré nájdeme aj v mnohých ďalších podobných projektoch založených na arduino-LCD. Potenciometer sa používa na nastavenie kontrastu LCD displeja.
The ultrazvukový senzor môžu byť priamo zasunuté na analógový pin, ako je znázornené v autorovom prototype od A0 do A3, snímače otočené smerom von, čo môže znížiť preťaženie vodičov pri duplikovaní vyššie uvedeného obvodu.
Programový kód:
#include LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2) const int trigger = A1 const int echo = A2 int vcc = A0 int gnd = A3 long Time float distanceCM float distanceM float resultCM float resultM void setup() { lcd.begin(16,2) pinMode(trigger,OUTPUT) pinMode(echo,INPUT) pinMode(vcc,OUTPUT) pinMode(gnd,OUTPUT) } void loop() { digitalWrite(vcc,HIGH) digitalWrite(gnd,LOW) digitalWrite(trigger,LOW) delay(1) digitalWrite(trigger,HIGH) delayMicroseconds(10) digitalWrite(trigger,LOW) Time=pulseIn(echo,HIGH) distanceCM=Time*0.034 resultCM=distanceCM/2 resultM=resultCM/100 lcd.setCursor(0,0) lcd.print('Distance:') lcd.print(resultM) lcd.print('M') lcd.setCursor(0,1) lcd.print('Distance:') lcd.print(resultCM) lcd.print('cm') delay(1000) } Dvojica: Motorizovaný obvod slnečnej clony Ďalej: Obvod zosilňovača zvuku 6 wattov využívajúci TDA1011
