Tutorial cu ultrasunete Range Finder cu Arduino și LCD: 5 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Mulți oameni au creat Instructables despre modul de utilizare a Arduino Uno cu un senzor cu ultrasunete și, uneori, și cu un ecran LCD. Totuși, am constatat, totuși, că aceste alte instrumente instructive trec de multe ori peste pași care nu sunt evidenți pentru începători. Ca rezultat, am încercat să creez un tutorial care să includă fiecare detaliu posibil, astfel încât alți începători să poată învăța din el.

Am folosit mai întâi un Arduino UNO, dar am găsit că este puțin mare în acest scop. Am examinat apoi Arduino Nano. Această placă mică oferă aproape tot ceea ce face UNO, dar cu o amprentă mult mai mică. Cu unele manevre, am reușit să se încadreze pe aceeași placă cu ecranul LCD, senzorul cu ultrasunete și diferitele fire, rezistențe și potențiometru.

Construcția rezultată este complet funcțională și este o piatră de temelie bună pentru a face o configurare mai permanentă. Am decis să fac primul meu instructabil pentru a documenta acest proces și, sperăm, să îi ajut pe ceilalți care vor să facă același lucru. Ori de câte ori este posibil, am indicat de unde am obținut informațiile mele și am încercat, de asemenea, să introduc cât mai multe documente justificative în schiță pentru a permite oricui le citește să înțeleagă ce se întâmplă.

Pasul 1: părți de care veți avea nevoie

Există doar o mână de piese de care aveți nevoie și, din fericire, sunt foarte ieftine.

1 - Panou de dimensiuni complete (830 pini)

1 - Arduino Nano (cu anteturi de pin instalate pe ambele părți)

1 - Senzor cu ultrasunete HC-SRO4

Afișaj LCD 1 - 16x2 (cu un singur antet instalat). NOTĂ: nu aveți nevoie de versiunea I2C mai scumpă a acestui modul. Putem lucra direct cu unitatea „de bază” cu 16 pini

Potențiometru 1 - 10 K

1 - Rezistență de balast pentru utilizarea cu iluminarea din spate cu LED pentru 16x2 (în mod normal 100 Ohm- 220 Ohm, am găsit că un rezistor de 48 Ohm a funcționat cel mai bine pentru mine)

1 rezistor de limitare a sarcinii de 1K ohm - pentru utilizare cu HC-SR04

Sârme de panouri din diferite lungimi și culori.

OPȚIONAL - Sursă de alimentare pentru panou - Un modul de alimentare care se conectează direct la panou, permițându-vă să fiți mai portabil în loc să rămâneți conectat la un computer sau să alimentați sistemul prin intermediul Arduino Nano.

1 - PC / Laptop pentru programarea Arduino Nano - Notă Este posibil să aveți nevoie și de drivere CH340 pentru a permite computerului Windows să se conecteze corect la Arduino Nano. Descărcați driverele AICI

1 - Mediul de dezvoltare integrat Arduino (IDE) - Descărcați IDE AICI

Pasul 2: Instalați IDE, apoi driverele CH340

Dacă nu aveți deja driverele IDE sau CH340 instalate, continuați cu acest pas

1) Descărcați IDE de AICI.

2) Instrucțiuni detaliate despre modul de instalare a IDE pot fi găsite pe site-ul web Arduino AICI

3) Descărcați driverele seriale CH340 de AICI.

4) Instrucțiuni detaliate despre modul de instalare a driverelor pot fi găsite AICI.

Mediul dvs. software este acum actualizat

Pasul 3: Amplasarea componentelor

Chiar și o placă de dimensiuni complete are doar spațiu finit pe ea, iar acest proiect o duce la limită.

1) Dacă utilizați o sursă de alimentare pentru placă de prindere, atașați-o mai întâi la cele mai multe pini din dreapta de pe placă de prindere

2) Instalați Arduino Nano, cu portul USB orientat spre dreapta

3) Instalați afișajul LCD în "partea de sus" a panoului (Vedeți imaginile)

4) Instalați HC-SR04 și potențiometrul. Lăsați loc pentru firele și rezistențele de care vor avea nevoie.

5) Pe baza diagramei Fritzing, conectați toate firele de pe panou. Rețineți și amplasarea celor 2 rezistențe pe placă. - Am adăugat un fișier Fritzing FZZ pe care îl puteți descărca, dacă sunteți interesat.

6) Dacă NU utilizați o sursă de alimentare Breadboard, asigurați-vă că aveți jumperi care rulează de la sol și linia + V pe "partea inferioară" a plăcii care rulează către liniile potrivite din "partea de sus" pentru a vă asigura că totul este împământat și alimentat.

Pentru această configurație, am încercat să păstrez pinii de pe LCD și pinii de pe Arduino în ordine, pentru a simplifica lucrurile (D7-D4 de pe LCD se conectează la D7-D4 de pe Nano). Acest lucru mi-a permis, de asemenea, să folosesc o diagramă foarte curată pentru a arăta cablajul.

În timp ce multe site-uri solicită un rezistor de 220 ohmi pentru a proteja lumina de fundal LCD de pe afișajul 2x20, am găsit că aceasta este prea mare în cazul meu. Am încercat mai multe valori progresiv mai mici până când am găsit una care să funcționeze bine pentru mine. În acest caz, funcționează la un rezistor de 48 ohmi (asta apare pe ohm-metru). Ar trebui să începeți cu un 220 Ohm și să lucrați în jos numai dacă ecranul LCD nu este suficient de luminos.

Potențiometrul este utilizat pentru a regla contrastul pe ecranul LCD, deci este posibil să fie nevoie să folosiți o șurubelniță mică pentru a roti priza interioară în poziția care funcționează cel mai bine pentru dvs.

Pasul 4: Schița Arduino

Am folosit mai multe surse ca sursă de inspirație pentru schița mea, dar toate au necesitat modificări semnificative. De asemenea, am încercat să comentez integral codul, astfel încât să fie clar de ce fiecare pas este executat așa cum este. Cred că comentariile depășesc numărul de instrucțiuni de codare cu un procent echitabil !!!

Cea mai interesantă parte a acestei schițe, pentru mine, se învârte în jurul senzorului cu ultrasunete. HC-SR04 este foarte ieftin (mai puțin de 1 dolar SUA sau canadian pe Ali Express). De asemenea, este destul de precis pentru acest tip de proiect.

Există 2 „ochi” rotunzi pe senzor, dar fiecare are un scop diferit. Unul este emițătorul de sunet, celălalt este receptorul. Când pinul TRIG este setat la HIGH, un impuls este trimis. Pinul ECHO va returna o valoare în milisecunde care este întârzierea totală între momentul în care pulsul a fost trimis și momentul în care a fost primit. Există câteva formule simple în script pentru a ajuta la conversia milisecundelor fie în centimetri, fie în inci. Amintiți-vă că timpul returnat trebuie să fie redus la jumătate, deoarece pulsul merge la obiect și apoi se întoarce, acoperind distanța de două ori.

Pentru mai multe detalii despre modul în care funcționează senzorul cu ultrasunete, vă recomand cu tărie tutorialul lui Dejan Nedelkovski la Howtomechatronics. Are un videoclip excelent și diagrame care explică conceptul mult mai bine decât aș putea!

NOTĂ: Viteza sunetului nu este constantă. Variază în funcție de temperatură și presiune. O extindere foarte interesantă a acestui proiect ar adăuga un senzor de temperatură și presiune pentru a compensa „deriva”. Am dat mai multe probe pentru temperaturi alternative ca punct de plecare, dacă doriți să faceți pasul următor!

O sursă de internet care a petrecut mult timp cercetând acești senzori a venit cu aceste valori. Recomand canalul You Tube al lui Andreas Spiess pentru o varietate de videoclipuri interesante. Am scos aceste valori dintr-una dintre ele.

// 340 M / sec este viteza sunetului la 15 grade C. (0,034 CM / Sec) // 331,5 M / sec este viteza sunetului la 0 grade C (0,0331,5 CM / Sec)

// 343 M / Sec este viteza sunetului la 20 grade C (0,0343 CM / Sec)

// 346 M / Sec este viteza sunetului la 25 grade C (0,0346 CM / Sec)

Afișajul LCD este o provocare, doar pentru că necesită atât de mulți pini (6!) Pentru a-l controla. Dezavantajul este că această versiune de bază a ecranului LCD este, de asemenea, foarte ieftină. Îl pot găsi cu ușurință pe Aliexpress la mai puțin de 2 USD canadieni.

Din fericire, odată ce l-ați conectat, controlul este foarte simplu. O ștergeți, apoi setați unde doriți să scoateți textul, apoi emiteți o serie de comenzi LCD. PRINT pentru a împinge textul și numerele pe ecran. Am găsit un tutorial minunat despre asta de la Vasco Ferraz la vascoferraz.com. I-am modificat aspectul pinului pentru a-l face mai clar pentru un începător (cum ar fi eu!).

Pasul 5: Concluzie

Nu mă prefac că sunt nici inginer electric, nici profesionist Coder (am învățat inițial cum să fac programare în anii 1970!). Din această cauză, consider că întreg spațiul Arduino este extrem de eliberator. Eu, cu doar cunoștințe de bază, pot începe cu experimente semnificative. Crearea de lucruri care funcționează de fapt și care arată suficientă utilitate din lumea reală, încât chiar și soția mea să spună „Cool!”.

Așa cum facem cu toții, folosesc resursele disponibile de pe internet pentru a învăța cum să fac lucrurile, apoi le leag împreună, sperăm, să fac ceva util. Am făcut tot posibilul pentru a credita aceste surse în cadrul acestui capitol și în schița mea.

Pe parcurs, cred că pot ajuta pe alții, care își încep și ei călătoria de învățare. Sper că veți găsi acest lucru instructiv util și salut orice comentarii sau întrebări pe care le-ați putea avea.