מדידת מרחק באמצעות חיישן קולי וארדואינו

חיישנים קולי הם כלים נהדרים למדוד מרחק ולזהות עצמים ללא שום מגע ממשי עם העולם הפיזי. הוא משמש בכמה יישומים, כמו במדידת מפלס נוזלים, בדיקת קרבה ואף יותר מכך ברכבים כדי לסייע בחניה עצמית או במערכות נגד התנגשות. בעבר בנינו גם פרויקטים רבים של חיישנים קולי כמו איתור מפלס מים, מכ"ם קולי וכו '. זו דרך יעילה למדוד מרחקים קטנים במדויק. בפרויקט זה השתמשנו בחיישן האולטרה סאונד HC-SR04 עם Arduino כדי לקבוע את מרחק המכשול מהחיישן. העיקרון הבסיסי של מדידת מרחק קולי מבוסס על ECHO. כאשר גלי קול מועברים בסביבה אז גלים חוזרים למקור כ- ECHO לאחר פגיעה במכשול. לכן עלינו לחשב רק את זמן הנסיעה של שני הצלילים פירושו זמן יוצא והחזרת זמן למוצא לאחר הפגיעה במכשול. מכיוון שמהירות הצליל ידועה לנו, לאחר חישוב מסוים אנו יכולים לחשב את המרחק. אנו הולכים להשתמש באותה טכניקה עבור פרויקט מדידת מרחק זה של ארדואינו, אז בואו נתחיל.

רכיבים בשימוש

1. Arduino Uno או Pro Mini
2. מודול חיישן קולי
3. LCD בגודל 16x2
4. סוּלָם
5. לוח לחם
6. סוללה 9 וולט
7. חוטי חיבור

מודול חיישן קולי

ישנם סוגים רבים של חיישני מרחק Arduino, אך בפרויקט זה השתמשנו ב- HC-SR04 למדידת מרחק בטווח של 2 ס"מ -400 ס"מ עם דיוק של 3 מ"מ. מודול החיישן מורכב ממשדר קולט, מקלט ומעגל בקרה. עקרון העבודה של חיישן קולי הוא כדלקמן:

1. אות ברמה גבוהה נשלח ל- 10us באמצעות טריגר.
2. המודול שולח שמונה אותות של 40 קילוהרץ אוטומטית ואז מגלה אם מתקבל דופק או לא.
3. אם האות מתקבל, זה דרך רמה גבוהה. הזמן של משך זמן גבוה הוא פער הזמן בין שליחת וקבלת האות.

מרחק = (זמן x מהירות הצליל באוויר (340 m / s)) / 2

תרשים תזמון

המודול עובד על תופעת הטבע של ECHO של צליל. דופק נשלח למשך כ- 10 us להפעלת המודול. לאחר מכן המודול שולח אוטומטית 8 מחזורים של אות אולטרסאונד 40 קילוהרץ ובודק את הדו. האות לאחר מכה עם מכשול חוזר ונלכד על ידי המקלט. לכן מרחק המכשול מהחיישן פשוט מחושב על ידי הנוסחה שניתנה כ-

מרחק = (זמן x מהירות) / 2.

כאן חילקנו את תוצר המהירות והזמן ב- 2 מכיוון שהזמן הוא הזמן הכולל שלקח להגיע למכשול ולחזור חזרה. לפיכך הזמן להגיע למכשול הוא רק מחצית מהזמן שנדרש.

חיישן אולטראסאונד תרשים מעגלים והסבר Arduino

תרשים המעגל לחיישן ארדואינו וחיישן קולי מוצג לעיל כדי למדוד את המרחק. בחיבורי מעגלים סיכות "ההדק" וה"הד "של מודול החיישן הקולי מחוברות ישירות לסיכה 18 (A4) ו- 19 (A5) של ארדואינו. LCD 16x2 מחובר לארדואינו במצב 4 סיביות. סיכת בקרה RS, RW ו- En מחוברים ישירות לסיכה ארדואינו 2, GND ו- 3. וסיכת נתונים D4-D7 מחוברת ל -4, 5, 6 ו -7 של ארדואינו.

קודם כל עלינו להפעיל את מודול החיישן הקולי להעברת אות באמצעות ארדואינו ואז לחכות לקבלת ECHO. ארדואינו קורא את הזמן בין הפעלת ECHO לקבל. אנו יודעים שמהירות הצליל היא סביב 340 מטר לשנייה. כדי שנוכל לחשב מרחק באמצעות הנוסחה הנתונה:

מרחק = (זמן נסיעה / 2) * מהירות הצליל

היכן שמהירות הקול סביב 340 מ 'לשנייה.

LCD 16x2 משמש להצגת מרחק.

למידע נוסף על העבודה של פרויקט מדידת מרחק בהדרכה זו: מדידת מרחק באמצעות חיישן קולי ומיקרו בקר AVR.

קוד חיישן קולי Arduino למדידת מרחק

הקוד המלא לפרויקט מדידת מרחק קולי זה מופיע בתחתית דף זה. בקוד אנו קוראים זמן באמצעות pulseIn (pin). ואז בצע חישובים והתוצאה המוצגת על גבי 16x2 LCD באמצעות פונקציות מתאימות.