آموزش فراسنج محدوده یاب با آردوینو و LCD: 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:56

بسیاری از افراد دستورالعمل استفاده از Arduino Uno با سنسور اولتراسونیک و گاهی اوقات نیز با صفحه LCD را ایجاد کرده اند. با این حال ، من همیشه متوجه شده ام که این دستورالعمل های دیگر اغلب از مراحل غیرقابل درک برای مبتدیان می گذرند. در نتیجه ، من سعی کردم آموزشی ایجاد کنم که شامل تمام جزئیات ممکن باشد تا امیدوارم سایر مبتدیان بتوانند از آن درس بگیرند.

من ابتدا از UNO آردوینو استفاده کردم اما متوجه شدم که برای این منظور کمی بزرگ است. سپس آردوینو نانو را بررسی کردم. این تخته کوچک تقریباً همه کارهایی را که UNO انجام می دهد ارائه می دهد ، اما با رد پای بسیار کوچکتر. با انجام برخی مانورها ، آن را روی تخته نان LCD ، سنسور اولتراسونیک و سیم های مختلف ، مقاومت ها و پتانسیومتر قرار دادم.

ساختار حاصله کاملاً کاربردی است و یک گام خوب برای ایجاد یک تنظیم دائمی است. من تصمیم گرفتم که اولین دستورالعمل خود را برای ثبت این فرآیند تهیه کنم و امیدوارم به کسانی که می خواهند همین کار را انجام دهند کمک کنم. در صورت امکان ، من نشان داده ام که اطلاعاتم را از کجا گرفته ام و همچنین سعی کرده ام تا آنجا که می توانم اسناد حمایتی را در طرح قرار دهم تا هر کسی که آن را می خواند بفهمد چه اتفاقی می افتد.

مرحله 1: قطعات مورد نیاز

فقط تعداد انگشت شماری از قطعات مورد نیاز شما وجود دارد و خوشبختانه آنها بسیار ارزان هستند.

1 - Breadboard با اندازه کامل (830 پین)

1 - آردوینو نانو (با سرصفحه های پین نصب شده در هر دو طرف)

1 - سنسور اولتراسونیک HC -SRO4

1 - صفحه نمایش LCD 16x2 (با نصب یک سربرگ). توجه: شما به نسخه گرانتر I2C این ماژول نیاز ندارید. ما می توانیم مستقیماً با واحد 16 پایه "پایه" کار کنیم

پتانسیومتر 1 - 10 K

1 - مقاومت بالاست برای استفاده با نور پس زمینه LED برای 16x2 (معمولاً 100 اهم - 220 اهم ، من یک مقاومت 48 اهم را پیدا کردم که برای من بهترین کار را می کرد)

1-1K اهم مقاومت محدود کننده بار -برای استفاده با HC -SR04

سیم های نان دار در طول ها و رنگ های مختلف.

اختیاری - منبع تغذیه Breadboard - یک ماژول تغذیه که مستقیماً به صفحه نان متصل می شود و به شما امکان می دهد به جای اتصال به رایانه ، یا سیستم را از طریق Arduino Nano به سیستم متصل کنید ، قابل حمل تر باشید.

1 - رایانه/ لپ تاپ برای برنامه نویسی Arduino Nano شما - توجه داشته باشید ممکن است به درایورهای CH340 نیز نیاز داشته باشید تا بتوانید رایانه ویندوزی خود را به درستی به Arduino Nano متصل کنید. درایورها را از اینجا بارگیری کنید

1 - محیط توسعه یکپارچه Arduino (IDE) - IDE را از اینجا بارگیری کنید

مرحله 2: IDE و سپس CH340 Drivers را نصب کنید

اگر قبلاً درایورهای IDE یا CH340 را نصب نکرده اید ، لطفاً این مرحله را ادامه دهید

1) IDE را از اینجا بارگیری کنید.

2) دستورالعمل های دقیق نحوه نصب IDE را می توانید در وب سایت Arduino در اینجا پیدا کنید

3) درایورهای سریال CH340 را از اینجا بارگیری کنید.

4) دستورالعمل های دقیق نحوه نصب درایورها را می توانید در اینجا پیدا کنید.

محیط نرم افزار شما اکنون به روز است

مرحله 3: قرار دادن اجزاء

حتی یک تخته نان با اندازه کامل فقط فضای محدودی روی آن قرار دارد و این پروژه آن را به حداکثر می رساند.

1) اگر از منبع تغذیه تخته نان استفاده می کنید ، ابتدا آن را در اکثر پین های سمت راست روی نان برد خود وصل کنید

2) آردوینو نانو را نصب کنید ، در حالی که پورت USB آن رو به راست است

3) صفحه LCD را در "بالای" ورق نان نصب کنید (تصاویر را ببینید)

4) HC-SR04 و پتانسیومتر را نصب کنید. برای سیمها و مقاومتهایی که به آنها احتیاج دارند ، جایی بگذارید.

5) بر اساس نمودار فریتزینگ ، تمام سیم های روی تخته نان را وصل کنید. به قرارگیری 2 مقاومت روی برد نیز توجه کنید. - در صورت علاقه فایل Fritzing FZZ را برای بارگیری شما اضافه کرده ام.

6) اگر از منبع تغذیه Breadboard استفاده نمی کنید ، مطمئن شوید که جهنده ها از زمین و خط +V در "پایین" تخته تا خطوط مطابقت در "بالا" اجرا شده است تا مطمئن شوید همه چیز زمین شده است و تغذیه شده

برای این پیکربندی سعی کردم پین های LCD و پین های آردوینو را به ترتیب حفظ کنم تا کارها تا حد ممکن ساده شوند (D7-D4 در LCD به D7-D4 در نانو متصل می شود). این همچنین به من اجازه داد تا از یک نمودار بسیار تمیز برای نشان دادن سیم کشی استفاده کنم.

در حالی که بسیاری از سایت ها برای محافظت از نور پس زمینه LCD در صفحه نمایش 2x20 از یک مقاومت 220 اهم استفاده می کنند ، من متوجه شدم که این مورد در مورد من بسیار زیاد است. من چندین ارزش کوچکتر را به تدریج امتحان کردم تا اینکه ارزش مناسب را برایم پیدا کردم. در این حالت به یک مقاومت 48 اهم کار می کند (این همان چیزی است که در اهم متر من نشان داده می شود). شما باید با یک 220 اهم شروع کنید و فقط در صورتی که LCD به اندازه کافی روشن نیست کار کنید.

پتانسیومتر برای تنظیم کنتراست روی صفحه نمایش LCD استفاده می شود ، بنابراین ممکن است لازم باشد از یک پیچ گوشتی کوچک استفاده کنید تا سوکت داخلی را به موقعیتی که برای شما مناسب است تبدیل کنید.

مرحله 4: طرح آردوینو

من از چندین منبع برای الهام گرفتن از طرح خود استفاده کردم ، اما همه آنها نیاز به تغییرات قابل توجهی داشتند. من همچنین سعی کردم به طور کامل کد را توضیح دهم تا مشخص شود که چرا هر مرحله به این شکل اجرا می شود. من معتقدم که نظرات نسبت به دستورالعمل های برنامه نویسی درصدی معادل بیشتر است !!!

جالب ترین بخش این طرح ، برای من ، حول سنسور اولتراسونیک می چرخد. HC-SR04 بسیار ارزان است (کمتر از 1 دلار آمریکا یا کانادا در Ali Express). همچنین برای این نوع پروژه ها بسیار دقیق است.

بر روی سنسور 2 "چشم" گرد وجود دارد اما هر کدام هدف متفاوتی دارند. یکی ساطع کننده صدا و دیگری گیرنده است. هنگامی که پین TRIG روی HIGH تنظیم می شود ، یک پالس به بیرون ارسال می شود. پین ECHO مقداری را در میلی ثانیه باز می گرداند که کل تأخیر بین زمان ارسال پالس و دریافت آن است. چند فرمول ساده در اسکریپت وجود دارد که به تبدیل میلی ثانیه به سانتیمتر یا اینچ کمک می کند. به یاد داشته باشید که زمان برگشت باید به نصف کاهش یابد زیرا نبض به جسم می رود و سپس RETURNS می شود و فاصله را دو بار طی می کند.

برای اطلاعات بیشتر در مورد نحوه عملکرد سنسور اولتراسونیک ، من آموزش Dejan Nedelkovski در Howtomechatronics را به شدت توصیه می کنم. او یک فیلم و نمودار عالی دارد که مفهوم را بسیار بهتر از من توضیح می دهد!

توجه: سرعت صدا ثابت نیست. بر اساس دما و فشار متفاوت است. توسعه بسیار جالب در این پروژه یک سنسور دما و فشار برای جبران "رانش" اضافه می کند. اگر می خواهید قدم بعدی را بردارید ، چندین نمونه برای دمای متناوب به عنوان نقطه شروع ارائه کرده ام!

یک منبع اینترنتی که زمان زیادی را صرف تحقیق در مورد این حسگرها کرده است ، این ارزشها را ارائه کرد. من کانال یوتیوب Andreas Spiess را برای انواع ویدئوهای جالب توصیه می کنم. من این مقادیر را از یکی از آنها بیرون کشیدم.

// 340 M/sec سرعت صدا در 15 درجه سانتیگراد (0.034 سانتی متر در ثانیه) // 331.5 متر بر ثانیه سرعت صدا در 0 درجه سانتیگراد (0.0331.5 سانتی متر در ثانیه) است

// 343 M/Sec سرعت صدا در 20 درجه سانتیگراد (0.0343 CM/sec) است

// 346 M/Sec سرعت صدا در 25 درجه سانتیگراد (0.0346 CM/sec) است

صفحه نمایش LCD کمی چالش برانگیز است ، فقط به این دلیل که برای کنترل آن به تعداد زیادی پین (6!) نیاز است. نکته مثبت این است که این نسخه اصلی LCD نیز بسیار ارزان است. من به راحتی می توانم آن را در Aliexpress با کمتر از 2 دلار کانادایی پیدا کنم.

خوشبختانه هنگامی که آن را وصل کردید ، کنترل آن بسیار مستقیم است. شما آن را پاک می کنید ، سپس محلی را که می خواهید متن خود را در آن خروجی دهید تنظیم می کنید و یک سری LCD را صادر می کنید. دستورات PRINT را برای فشار دادن متن و اعداد به صفحه نمایش می دهد. من یک آموزش عالی در این مورد از واسکو فراز در vascoferraz.com پیدا کردم. من طرح پین او را تغییر دادم تا برای مبتدیان واضح تر شود (مانند خودم!).

مرحله 5: نتیجه گیری

من تظاهر نمی کنم که نه مهندس برق هستم و نه برنامه نویس حرفه ای. (من در اصل نحوه برنامه نویسی را در دهه 1970 یاد گرفتم!). به همین دلیل ، من کل فضای آردوینو را بسیار آزاد کننده می دانم. من ، تنها با دانش اولیه ، می توانم با آزمایشات معنی دار شروع کنم. ایجاد چیزهایی که در واقع کار می کنند و به اندازه کافی مفید واقع شده اند که حتی همسرم می گوید "عالی!" به

همانطور که همه ما انجام می دهیم ، من از منابع موجود در اینترنت برای یادگیری نحوه انجام کارها استفاده می کنم ، سپس آنها را به هم پیوند می دهم تا امیدوارم چیزی مفید باشد. من تمام تلاش خود را کرده ام تا این منابع را در این آیات و در طرح خود اعتبار دهم.

در طول راه ، من معتقدم که می توانم به دیگران کمک کنم ، آنها نیز سفر یادگیری خود را آغاز کرده اند. امیدوارم این دستورالعمل مفید باشد و از هرگونه نظر یا س questionsالی که دارید استقبال می کنم.