Vodič za ultrazvučni daljinomer s Arduinom i LCD -om: 5 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Mnogi su ljudi stvorili instrukcije o tome kako koristiti Arduino Uno s ultrazvučnim senzorom, a ponekad i s LCD zaslonom. Uvijek sam, međutim, otkrivao da ove druge instrukcije često preskaču korake koji početnicima nisu očigledni. Kao rezultat toga, pokušao sam stvoriti vodič koji uključuje sve moguće detalje kako bi drugi početnici, nadamo se, mogli naučiti iz njega.

Prvo sam koristio Arduino UNO, ali otkrio sam da je malo veći za tu svrhu. Zatim sam pregledao Arduino Nano. Ova mala ploča nudi gotovo sve što UNO radi, ali s mnogo manjim otiskom. Uz malo manevriranja, uspio sam ga uklopiti na istu ploču s LCD -om, ultrazvučnim senzorom i raznim žicama, otpornicima i potenciometrom.

Rezultirajuća konstrukcija je potpuno funkcionalna i dobra je odskočna daska za trajnije postavljanje. Odlučio sam napraviti svoj prvi Instructable koji će dokumentirati ovaj proces i, nadam se, pomoći drugima koji žele učiniti istu stvar. Gdje god je to moguće, naznačio sam odakle sam dobio informacije, a također sam pokušao staviti što više popratne dokumentacije u skicu kako bi svako ko je pročita mogao razumjeti o čemu se radi.

Korak 1: Dijelovi koji će vam trebati

Postoji samo nekoliko dijelova koji su vam potrebni i, na sreću, vrlo su jeftini.

1 - Oglasna ploča u punoj veličini (830 pinova)

1 - Arduino Nano (sa pin zaglavljima instaliranim s obje strane)

1 - HC -SRO4 ultrazvučni senzor

1 - 16x2 LCD ekran (sa instaliranim jednim zaglavljem). NAPOMENA: ne trebate skuplju I2C verziju ovog modula. Možemo raditi direktno sa 16 -polnom "osnovnom" jedinicom

Potenciometar 1 - 10 K

1 - Balastni otpornik za upotrebu sa LED pozadinskim osvjetljenjem za 16x2 (obično 100 Ohm - 220 Ohm, otkrio sam da otpornik od 48 Ohma najbolje radi za mene)

Otpornik ograničenja opterećenja 1 -1 Ohm -za upotrebu s HC -SR04

Žice za razvojne ploče različitih dužina i boja.

NEOBVEZNO - Napajanje za matičnu ploču - Modul za napajanje koji se povezuje izravno na matičnu ploču omogućavajući vam da budete prenosiviji umjesto da ostanete vezani za računalo ili da napajate sistem putem Arduino Nano.

1 - PC/ prijenosno računalo za programiranje vašeg Arduino Nano - Napomena Možda će vam trebati i upravljački programi CH340 da biste omogućili ispravno povezivanje vašeg Windows računara s Arduino Nano. Preuzmite upravljačke programe OVDJE

1 - Arduino integrirano razvojno okruženje (IDE) - Preuzmite IDE OVDJE

Korak 2: Instalirajte IDE, a zatim upravljačke programe CH340

Ako već nemate instalirane upravljačke programe IDE ili CH340, nastavite s ovim korakom

1) Preuzmite IDE OVDJE.

2) Detaljna uputstva o tome kako instalirati IDE mogu se pronaći na Arduino web stranici OVDJE

3) Preuzmite serijske upravljačke programe CH340 OVDJE.

4) Detaljna uputstva o tome kako instalirati upravljačke programe možete pronaći OVDJE.

Vaše softversko okruženje je sada ažurirano

Korak 3: Postavljanje komponenti

Čak i ploča pune veličine ima samo ograničen prostor na sebi, a ovaj projekt ga dovodi do krajnjih granica.

1) Ako koristite napajanje za matičnu ploču, prvo ga priključite krajnje desno na iglice

2) Instalirajte Arduino Nano sa USB priključkom okrenutim nadesno

3) Instalirajte LCD ekran na "vrh" ploče (pogledajte slike)

4) Instalirajte HC-SR04 i potenciometar. Ostavite mjesta za žice i otpornike koji će im biti potrebni.

5) Na osnovu Fritzing dijagrama povežite sve žice na matičnoj ploči. Obratite pažnju i na postavljanje 2 otpornika na ploči. - Dodao sam Fritzing FZZ datoteku koju možete preuzeti, ako ste zainteresirani.

6) Ako NE koristite Breadboard napajanje, pobrinite se da imate kratkospojnike koji teku od tla i +V liniju na "dnu" ploče koja vodi do odgovarajućih linija na "vrhu" kako biste bili sigurni da je sve uzemljeno i powered.

Za ovu konfiguraciju pokušao sam držati pinove s LCD-a i iglice na Arduinu u nizu kako bi stvari bile što jednostavnije (D7-D4 na LCD-u se povezuje s D7-D4 na Nano-u). Ovo mi je takođe omogućilo da upotrebim vrlo čist dijagram za prikaz ožičenja.

Iako mnoge web lokacije traže otpornik od 220 ohma za zaštitu pozadinskog osvjetljenja LCD -a na ekranu 2x20, otkrio sam da je to u mom slučaju previsoko. Pokušao sam s nekoliko postupno manjih vrijednosti dok nisam našao onu koja mi je dobro funkcionirala. U ovom slučaju radi na 48 ohmskom otporniku (to je ono što se prikazuje na mom ohmmetru). Trebali biste početi s 220 ohma, a raditi samo ako LCD zaslon nije dovoljno svijetao.

Potenciometar se koristi za podešavanje kontrasta na LCD zaslonu, pa ćete možda morati upotrijebiti mali odvijač da okrenete unutarnju utičnicu u položaj koji vam najbolje odgovara.

Korak 4: Arduino skica

Koristio sam nekoliko izvora kao inspiraciju za svoju skicu, ali svi su zahtijevali značajne izmjene. Također sam pokušao u potpunosti komentirati kôd kako bi bilo jasno zašto se svaki korak izvodi na način na koji jeste. Vjerujem da komentari nadmašuju zapravo upute za kodiranje za pošten postotak !!!

Najzanimljiviji dio ove skice za mene se vrti oko ultrazvučnog senzora. HC-SR04 je vrlo jeftin (manje od 1 američkog ili kanadskog dolara na Ali Expressu). Također je prilično precizan za ovu vrstu projekata.

Na senzoru postoje 2 okrugle "oči", ali svaka ima drugačiju namjenu. Jedan je odašiljač zvuka, drugi je prijemnik. Kada je pin TRIG postavljen na HIGH, šalje se impuls. ECHO pin će vratiti vrijednost u milisekundama koja je ukupno kašnjenje između slanja impulsa i primanja. U skripti postoje neke jednostavne formule koje pomažu pretvoriti milisekunde u centimetre ili inče. Zapamtite da je potrebno vratiti vrijeme prepolovljeno jer puls ide do objekta, a zatim se POVRATI, pokrivajući udaljenost dva puta.

Za više detalja o načinu rada ultrazvučnog senzora toplo preporučujem vodič Dejana Nedelkovskog na stranici Howtomechatronics. Ima odličan video i dijagrame koji objašnjavaju koncept mnogo bolje nego što sam ja mogao!

NAPOMENA: Brzina zvuka nije konstantna. Ona varira ovisno o temperaturi i tlaku. Vrlo zanimljivo proširenje ovog projekta dodalo bi senzor temperature i pritiska za kompenzaciju "zanošenja". Dao sam nekoliko uzoraka za alternativne temperature kao polaznu tačku, ako želite poduzeti sljedeći korak!

Internet izvor koji je proveo dosta vremena istražujući ove senzore došao je do ovih vrijednosti. Preporučujem You Tube kanal Andreasa Spiess -a za razne zanimljive video zapise. Ove vrijednosti sam izvukao iz jedne od njih.

// 340 M/sec je brzina zvuka pri 15 ° C (0,034 CM/Sec) // 331,5 M/sec je brzina zvuka pri 0 ° C (0,0331,5 CM/Sec)

// 343 M/Sec je brzina zvuka pri 20 ° C (0,0343 CM/Sec)

// 346 M/Sec je brzina zvuka pri 25 ° C (0,0346 CM/Sec)

LCD zaslon predstavlja mali izazov, samo zato što zahtijeva toliko pinova (6!) Za upravljanje njime. Prednost je što je i ova osnovna verzija LCD -a vrlo jeftina. Lako ga mogu pronaći na Aliexpressu za manje od 2 kanadska dolara.

Srećom, kad ga jednom spojite, upravljanje je vrlo jednostavno. Obrišete to, zatim postavite gdje želite ispisati svoj tekst, a zatim izdajte niz naredbi LCD. PRINT za istiskivanje teksta i brojeva na ekran. Našao sam odličan vodič o tome od Vasca Ferraza na vascoferraz.com. Promijenio sam njegov raspored igla kako bi početniku bio jasniji (poput mene!).

Korak 5: Zaključak

Ne pretvaram se da sam elektroinženjer ili profesionalni koder (prvobitno sam naučio programirati još 1970 -ih!). Zbog toga smatram da je cijeli Arduino prostor neizmjerno oslobađajući. Ja, samo sa osnovnim znanjem, mogu započeti sa smislenim eksperimentima. Stvaranje stvari koje zaista funkcioniraju i pokazuju dovoljno korisnosti u stvarnom svijetu da čak i moja žena kaže "Super!".

Kao i svi mi, koristim resurse koji su mi dostupni s interneta kako bih naučio raditi stvari, a zatim ih povezujem kako bih, nadam se, napravio nešto korisno. Dao sam sve od sebe da ovim izvorima i mojoj skici dodijelim zasluge.

Usput vjerujem da mogu pomoći drugima koji također započinju svoj put učenja. Nadam se da ćete ovo smatrati korisnim za poučavanje i pozdravljam sve vaše komentare ili pitanja.