Localisateur d'écho multiplexé : 6 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Cette instructable décrit comment faire un localisateur d'écho « à balayage » à l'aide d'un Arduino et de quatre capteurs à ultrasons multiplexés. Il n'y a pas de pièces mobiles.

La construction est simple… tout ce dont vous avez besoin est un couteau bien aiguisé, deux perceuses, un fer à souder et une scie à métaux.

En théorie, l'emplacement de jusqu'à quatre objets peut être localisé. En pratique, le mieux que j'ai réussi est de trois.

Le circuit et le code sont purement expérimentaux et sont publiés dans l'espoir que quelqu'un les trouvera utiles.

Images

• La photo 1 montre le localisateur d'écho assemblé.
• La vidéo montre le localisateur d'écho localisant l'emplacement de deux objets

Étape 1: schéma de câblage

La photo 1 montre le schéma de câblage du « localisateur d'écho à quatre capteurs ».

Les capteurs B1 et B2 sont rendus « passifs » en plaçant plusieurs couches de ruban de masquage sur les transducteurs de transmission (T).

Cette bande bloque le son ultrasonore qui serait autrement émis.

Étape 2: Liste des pièces

La photo 1 montre les pièces de mon localisateur d'écho à double capteur. Le localisateur d'écho à quatre capteurs décrit dans cet article nécessite deux autres capteurs à ultrasons.

Les pièces suivantes ont été obtenues à partir de

• 1 seul Arduino Uno R3 complet avec câble USB
• 4 uniquement HY-SRF05 ou HC-SR04, transducteurs à ultrasons

Les pièces suivantes ont été obtenues localement:

• 1 seule bande d'en-tête arduino mâle
• 4 seules bandes d'en-tête arduino femelles
• 2 seuls morceaux de ferraille d'aluminium
• 2 petits morceaux de bois seulement
• 2 seules petites vis
• 6 serre-câbles seulement
• 12 longueurs seulement de fil plastifié (couleurs assorties) [1]

Remarques

[1]

La longueur totale des fils doit être égale à la distance souhaitée entre les capteurs plus une petite quantité pour la soudure. Les fils sont ensuite torsadés ensemble pour former un câble.

Étape 3: Théorie

Le circuit s'appuie sur mon "Dual Sensor Echo Locator". [1]

Localisateur d'écho à double capteur

La photo 1 montre la « zone de détection » pour le localisateur d'écho ci-dessus.

Les équations de ce capteur sont montrées sur la photo 2.

Ce localisateur d'écho "à double capteur" fonctionne bien mais nécessite que les deux capteurs soient montés en dessous de la ligne de base (c'est-à-dire qu'un décalage est requis) pour éviter les grands "points morts" qui résultent de l'utilisation de transducteurs à faisceau étroit.

Mais que faire si un tel décalage n'est pas possible ?

Localisateur d'écho à quatre capteurs

Il m'est venu à l'esprit que ces « points morts », et le « décalage », pourraient être éliminés si l'on quadruplait le nombre de zones de détection en doublant le nombre de capteurs comme le montre la photo 3.

La commutation rapide (multiplexage) entre les quatre combinaisons de capteurs possibles crée effectivement un faisceau rotatif (photo 3). Toute la zone est couverte et le « décalage » a été éliminé.

Mieux encore… les mêmes équations (photo 2) peuvent être utilisées !

En théorie ce localisateur d'écho "quad-sensor":

• peut détecter jusqu'à quatre objets. [2]
• n'a pas de « points morts »
• ne nécessite aucun décalage

Résultats

Le concept fonctionne, car plusieurs objets peuvent être détectés, mais de petits « points morts » subsistent car les largeurs de faisceau étroites n'éclairent pas complètement la zone cible lorsque le décalage est nul. [3]

Remarques

[1]

Voir https://www.instructables.com/id/Dual-Sensor-Echo… pour une explication complète et des formules.

[2]

Quatre objets supposent:

• une largeur de faisceau de 45 degrés.
• pas d'« ombrage » d'un objet par un autre

[3]

Six capteurs montés à des intervalles de 30 degrés devraient éliminer complètement les « points morts »

Étape 4: Construction

Images:

• photo 1: supports de montage
• photo 2: vue de face
• photo 3: vue arrière
• photo 4: vue de dessus

Supports de montage

Deux supports de montage ont été fabriqués à partir de tôle d'aluminium de calibre 18 en utilisant la méthode décrite dans mon instructable

Utilisez une scie à métaux ou des cisailles à tôle pour faire une coupe de 30 mm d'un bord à la ligne de pliage à 45 degrés. Maintenant, « marquez » les deux côtés de la ligne médiane de la coupe à la scie à la base, puis « remuez » la section non désirée jusqu'à ce qu'elle se libère.

Les dimensions de mes supports sont indiquées sur la photo 1.

Prises de capteur

Les prises de capteur ont été fabriquées à partir de prises d'en-tête Arduino standard.

Toutes les broches indésirables ont été retirées et un trou de 3 mm percé à travers le plastique.

Lors de la soudure des connexions, veillez à ne pas court-circuiter les fils sur le support en aluminium.

Soulagements de traction

Un petit morceau de gaine thermorétractable à chaque extrémité du câble empêche les fils de se dérouler.

Des attaches de câble ont été utilisées pour empêcher les mouvements indésirables des câbles.

Étape 5: Installation du logiciel

Installez le code suivant dans cet ordre:

IDE Arduino

Téléchargez et installez l'IDE Arduino (environnement de développement intégré) à partir de https://www.arduino.cc/en/main/software s'il n'est pas déjà installé.

Traitement 3

Téléchargez et installez Processing 3 à partir de

Localisateur d'écho à quatre capteurs

Copiez le contenu du fichier joint, "quad_sensor _echo_locator.ino", dans un "sketch" Arduino, enregistrez-le, puis téléchargez-le sur votre Arduino Uno R3.

Fermez l'IDE Ardino mais laissez le câble USB connecté.

Affichage à quatre capteurs

Copiez le contenu du fichier joint, "quad_sensor_echo_locator.pde" dans un "Sketch" de traitement.

Cliquez maintenant sur le bouton « Exécuter » en haut à gauche… un écran graphique devrait apparaître sur votre écran.

Dépannage

Le traitement se plaindra si le [numéro] associé à votre port COM doit être modifié, mais avant de le faire, il affichera une liste des ports « COM » disponibles, chacun avec un [numéro] entre crochets.

Remplacez simplement le [0] dans la ligne de code suivante par l'un de ces nombres:

myPort = new Serial(this, Serial.list()[0], Baud_rate);

Essayez chacun à son tour… l'un d'eux fonctionnera.

Étape 6: Tester

Connectez le câble USB Arduino à votre PC et exécutez "dual_sensor_echo_locator.pde" en cliquant sur le bouton d'exécution "en haut à gauche" sur votre Processing 3 IDE (environnement de développement intégré).

Les chiffres, séparés par une virgule, devraient commencer à défiler sur votre écran, comme indiqué sur la photo1.

Le dernier chiffre est la zone… les deux autres chiffres sont les distances capteur A1/A2 et capteur B1/B2.

Un point rouge (clignotant) apparaîtra sur l'écran chaque fois qu'un objet est détecté à l'intérieur de la zone cible. Des données supplémentaires apparaîtront également une fois que les capteurs auront localisé un objet (photo 2).

Message d'erreur au démarrage

Vous pouvez obtenir un message d'erreur au démarrage.

Si c'est le cas, modifiez le [0] de la ligne 85 de la photo 1 pour qu'il corresponde au numéro associé à votre port « COM ».

Plusieurs ports « COM » peuvent être répertoriés en fonction de votre système. L'un des numéros fonctionnera.

Sur la photo 1 le chiffre [0] est associé à mon « COM4 ».

Positionnement de vos capteurs

Espacez vos capteurs de 100cm avec la cible de 80cm..100cm devant.

Faites pivoter les deux capteurs lentement vers le coin diagonalement opposé d'un carré imaginaire de 1 mètre.

Lorsque vous faites pivoter les capteurs, vous trouverez une position où un ou plusieurs points rouges clignotants apparaissent sur l'écran graphique.

Les informations suivantes apparaîtront une fois qu'un objet est détecté:

• zone
• distance1
• distance2
• ligne de base
• demi-périmètre
• Région
• Coordonnée X
• Coordonnée Y

Images

Photo 1: Aucun objet… toutes les distances tombent à l'extérieur de la zone de détection.

Photo 2: Un objet a été trouvé dans la "Zone 3"

Cliquez ici pour voir mes autres instructables.