رابط ماژول فراصوت فراگیر HC-SR04 با آردوینو: 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

هی ، چه خبر ، بچه ها! Akarsh اینجا از CETech.

این پروژه من کمی ساده تر اما سرگرم کننده مانند پروژه های دیگر است. در این پروژه ، ما قصد داریم با یک ماژول سنسور فاصله اولتراسونیک HC-SR04 ارتباط برقرار کنیم. این ماژول با تولید امواج صوتی فراصوت که خارج از محدوده شنیدنی انسانها هستند کار می کند و از تأخیر بین انتقال و دریافت موج ایجاد شده فاصله محاسبه می شود.

در اینجا ما قصد داریم این سنسور را با آردوینو وصل کنیم و سعی می کنیم یک سیستم دستیار پارک را تقلید کنیم که با توجه به فاصله از مانع پشت صداهای متفاوتی تولید می کند و همچنین LED های مختلف را با توجه به فاصله روشن می کند.

بنابراین بیایید به بخش سرگرم کننده برسیم.

مرحله 1: PCB ها را برای پروژه های ساخته شده خود تهیه کنید

برای سفارش ارزان PCB به صورت آنلاین باید PCBWAY را بررسی کنید!

شما 10 PCB با کیفیت خوب تهیه کرده و با قیمت ارزان به درب منزل حمل می کنید. همچنین در اولین سفارش از ارسال کالا تخفیف می گیرید. فایل های Gerber خود را روی PCBWAY بارگذاری کنید تا با کیفیت خوب و زمان برگشت سریع تولید شوند. عملکرد آنلاین Gerber viewer آنها را بررسی کنید. با امتیاز پاداش ، می توانید از فروشگاه هدایای آنها کالاهای رایگان دریافت کنید.

مرحله 2: درباره ماژول فراصوت فراصوت HC-SR04

سنسور اولتراسونیک (یا مبدل) بر اساس اصول یک سیستم راداری کار می کند. سنسور اولتراسونیک می تواند انرژی الکتریکی را به امواج صوتی و بالعکس تبدیل کند. سیگنال موج صوتی یک موج اولتراسونیک است که با فرکانس بالای 18 کیلوهرتز حرکت می کند. سنسور اولتراسونیک HC SR04 امواج فراصوت را با فرکانس 40 کیلوهرتز تولید می کند. این ماژول دارای 4 پین است که Echo ، Trigger ، Vcc و GND هستند

به طور معمول ، یک میکروکنترلر برای ارتباط با سنسور اولتراسونیک استفاده می شود. برای شروع اندازه گیری فاصله ، میکروکنترلر یک سیگنال ماشه را به سنسور اولتراسونیک ارسال می کند. چرخه کار این سیگنال ماشه برای حسگر اولتراسونیک HC-SR04 10 µS است. هنگامی که فعال می شود ، سنسور اولتراسونیک هشت انفجار موج صوتی (اولتراسونیک) ایجاد می کند و یک شمارنده زمان را آغاز می کند. به محض دریافت سیگنال منعکس شده (اکو) ، تایمر متوقف می شود. خروجی سنسور اولتراسونیک یک پالس بالا با مدت زمان مشابه اختلاف زمان بین انفجارهای اولتراسونیک منتقل شده و سیگنال اکو دریافتی است.

میکروکنترلر با استفاده از عملکرد زیر سیگنال زمان را به فاصله تفسیر می کند:

فاصله (سانتی متر) = اکو پالس عرض (میکروثانیه)/58

از لحاظ نظری ، فاصله را می توان با استفاده از فرمول اندازه گیری TRD (زمان/نرخ/فاصله) محاسبه کرد. از آنجا که فاصله محاسبه شده ، مسافت طی شده از مبدل اولتراسونیک تا شی و برگشت به مبدل است ، یک سفر دو طرفه است. با تقسیم این فاصله بر 2 ، می توانید فاصله واقعی مبدل تا جسم را تعیین کنید. امواج مافوق صوت با سرعت صوت (343 متر بر ثانیه در 20 درجه سانتی گراد) حرکت می کنند. فاصله بین جسم و حسگر نیمی از مسافت طی شده توسط موج صوتی است و می توان آن را با استفاده از تابع زیر محاسبه کرد:

فاصله (سانتی متر) = (زمان گرفته شده x سرعت صدا)/2

مرحله 3: انجام اتصالات

برای این مرحله ، مواد مورد نیاز عبارتند از - Arduino UNO ، ماژول سنسور فاصله فراصوت HC -SR04 ، LED ها ، Piezo Buzzer ، کابل های بلوز

اتصالات باید در مراحل زیر انجام شود:

1) پین اکو سنسور را به GPIO Pin 11 آردوینو ، Trigger Pin سنسور را به سنسور به GPIO Pin 12 آردوینو UNO و Vcc و GND پین سنسور را به 5V و GND آردوینو وصل کنید.

2) 3 LED را بردارید و کاتدها (عموماً پای بلندتر) LED ها را به ترتیب به پین های 9 ، 8 و 7 آردوینو GPIO وصل کنید. آند (عموماً پای کوتاه تر) این LED ها را به GND وصل کنید.

3) وزوز پیزو را بگیرید. پین مثبت آن را به پایه GPIO 10 آردوینو و پین منفی را به GND وصل کنید.

و به این ترتیب ، اتصالات پروژه انجام می شود. حالا آردوینو را به رایانه خود وصل کنید و به مراحل بعدی بروید.

مرحله 4: کدگذاری ماژول UNO Arduino

در این مرحله ، ما قصد داریم کد را در Arduino UNO خود بارگذاری کنیم تا فاصله هر مانع مجاور را اندازه گیری کنیم و با توجه به این فاصله ، زنگ را صدا کرده و LED ها را روشن کنیم. ما همچنین می توانیم خواندن فاصله را در مانیتور سریال مشاهده کنیم. مراحلی که باید دنبال شود عبارتند از:

1) از اینجا به مخزن GitHub پروژه بروید.

2) در مخزن Github ، فایلی با نام "sketch_sep03a.ino" را مشاهده خواهید کرد. این کد پروژه است. آن فایل را باز کرده و کد نوشته شده در آن را کپی کنید.

3) Arduino IDE را باز کرده و برد مناسب و پورت COM را انتخاب کنید.

4) کد را در Arduino IDE خود بچسبانید و آن را در برد Arduino UNO بارگذاری کنید.

و به این ترتیب ، قسمت کدگذاری این پروژه نیز انجام می شود.

مرحله 5: زمان بازی است

به محض بارگذاری کد ، می توانید مانیتور سریال را باز کنید تا قرائت فاصله از ماژول سنسور التراسونیک را مشاهده کنید ، قرائت ها پس از یک فاصله ثابت به روز می شوند. می توانید مقداری مانع را در مقابل ماژول اولتراسونیک قرار دهید و تغییرات قرائت نشان داده شده در آنجا را مشاهده کنید. به غیر از خواندن های نشان داده شده در مانیتور سریال ، LED ها و زنگ وصل شده به زنگ نیز مانعی را در محدوده های مختلف به شرح زیر نشان می دهند:

1) اگر فاصله نزدیکترین مانع بیش از 50 سانتی متر باشد. همه LED ها در حالت خاموش هستند و زنگ نیز زنگ نمی زند.

2) اگر فاصله نزدیکترین مانع کمتر یا مساوی 50 سانتی متر اما بیشتر از 25 سانتی متر باشد. سپس اولین LED روشن می شود و زنگ صدا با 250 میلی ثانیه تاخیر صدای بوق ایجاد می کند.

3) اگر فاصله نزدیکترین مانع کمتر یا مساوی 25 سانتی متر اما بیشتر از 10 سانتی متر باشد. سپس LED اول و دوم روشن می شود و صدای زنگ با 50 میلی ثانیه تأخیر ایجاد می شود.

4) و اگر فاصله نزدیکترین مانع کمتر از 10 سانتی متر باشد. سپس هر سه LED روشن می شوند و صدای زنگ یک صدای مداوم ایجاد می کند.

به این ترتیب ، این پروژه فاصله را حس می کند و با توجه به محدوده فاصله ، نشانه های متفاوتی را نشان می دهد.

امیدوارم از آموزش لذت برده باشید.