Šajā rakstā mēs izveidosim ultraskaņas attāluma mērītāja shēmu, izmantojot Arduino un 16x2 LCD. Mēs arī redzēsim, kas ir ultraskaņas modulis, kā tas darbojas un kā to var izmantot attāluma mērīšanai.
Kas ir ultraskaņa?
Vidēji vesels cilvēks var dzirdēt frekvences no 20 Hz līdz 20 000 Hz. Cilvēka auss, kas pārsniedz 20 000 Hz vai 20 KHz, nespēj noteikt šīs frekvences. Jebkuru akustisko rezonātu, kas pārsniedz 20 KHz, sauc par ultraskaņas un jebkura akustika, kas rezonē mazāk par 20 Hz, tiek saukta par infraskaņu.
Lielākā daļa mājas dzīvnieku, piemēram, kaķis vai suns, var dzirdēt plašu akustiskās frekvences diapazonu, kas ir lielāks nekā cilvēki. Daži no mūsu elektroniskās ierīces var viņus kaitināt, tāpēc elektroniskā tiek izmantota ultraskaņas skaņa odu atbaidīšanas līdzekļi un arī iekšā suņu atbaidīšanas līdzekļi.
Bet daudzi savvaļas dzīvnieki, piemēram, sikspārņi, izmanto ultraskaņas priekšrocības, kas viņiem palīdz noteikt attālumu starp plēsēju un upuri. Tam ir bioloģiskie sensori, kas aprēķina attālumu, izstarojot un saņemot ultraskaņas viļņus.
Šis princips tiek izmantots daudzos mūsdienu elektroniskas mērīšanas iekārtas mēs uzzināsim, kā to pašu principu varētu piemērot arī pašreizējam projektam.
Ultraskaņas sensors:
Mēs izmantosim īpašu elektronisku ierīču ultraskaņas uztvērēja moduli HC-SR04, kas ir ļoti populārs un bieži pieejams e-komercijas vietnēs un elektroniskajos mazumtirdzniecības veikalos.
Tas sastāv no 4 tapām Vcc, zemes, sprūda un atbalss. Šīs tapas ir saskarnes ar arduino mikrokontrolleru.
Tam ir raidītāja un uztvērēja moduļi kas izskatās identiski un ir aizsargāti ar alumīnija cilindru un sietu raidītāja un uztvērēja atvērumā. Modulis sastāv arī no mikrokontrolleriem, kas atšifrē atbalss signālus.
Lai izmērītu attālumu, mums jānosūta virkne ultraskaņas pārrāvumu un jāuzklausa atbalss. Lai to izdarītu, sprūda tapa ir jātur augsta 10 mikrosekundes, raidītājs izsūta 8 ultraskaņas pārrāvumu impulsus.
Uztvērēja modulis pēc sitiena ar šķērsli klausās šos pārrāvumus. Atbalss tapa izdod augstu signālu, kas proporcionāls attālumam. Arduino interpretē nosūtīto un saņemto signālu laiku, lai noteiktu faktisko attālumu.
Tā kā skaņa gaisā pārvietojas ar ātrumu 340 m / s un laiku var noteikt, salīdzinot nosūtītos un saņemtos signālus, attālumu varam noteikt, izmantojot ātruma un attāluma formulu:
Attālums = ātrums x laiks
Šīs vērtības aprēķinās Arduino un izdrukās atbilstošās vērtības LCD displejā. Piedāvātā ultraskaņas attāluma mērītāja shēma var parādīt attālumu centimetros, kā arī metros.
Autora prototips:
Ķēdes shēma:
Ultraskaņas attāluma mērītāja ķēdes savienojums tiek veikts, izmantojot standarta arduino-LCD saskarni, kuru mēs varam atrast arī daudzos citos līdzīgos arduino-LCD projektos. Potenciometru izmanto, lai pielāgotu LCD displeja kontrastu.
The ultraskaņas sensors var tieši ievietot analogajā tapā, kā parādīts autora prototipā no A0 līdz A3, sensori, kas vērsti uz āru, var samazināt vadu sastrēgumus, vienlaikus dublējot iepriekš minēto ķēdi.
Programmas kods:
#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) } Pāri: Motorizēta saulessargu shēma Nākamais: 6 vatu audio pastiprinātāja shēma, izmantojot TDA1011
