các loài động vật như cá heo và dơi sử dụng tiếng ồn và âm thanh để định hướng và phơi bày môi trường xung quanh. hiện tượng này được gọi là tiếng vang định vị. Mặc dù lần đầu tiên được tìm thấy ở động vật không phải con người, nó không phải là duy nhất của chúng. ví dụ, người mù cũng cho thấy khả năng định vị âm thanh. nhưng quan trọng hơn, chúng tôi đã thích nghi với công nghệ hiện đại. mạch cảm biến siêu âm là một ví dụ điển hình. hướng dẫn này sẽ khám phá nó là gì, nó làm gì và làm thế nào để tạo ra sản phẩm của riêng bạn.
cảm biến siêu âm là gì?
cảm biến siêu âm
nguồn:
HTTPS://commons.wikimedia.org
siêu âm mô tả một sóng âm thanh có tần số vượt quá khả năng nghe của con người. vì vậy, nó là một ứng cử viên tuyệt vời cho định vị âm thanh tổng hợp.
rất giống với hệ thống âm thanh siêu thanh, cảm biến siêu âm thực hiện điều này bằng cách phát ra sóng âm thanh. những âm thanh này sẽ nhảy ra khỏi vật thể và quay trở lại với bộ cảm biến. Sau đó, cảm biến tính toán khoảng cách bằng cách đo thời gian và tốc độ của âm thanh từ đáy của nó đến vật thể.
Vì vậy, một cách đơn giản, cảm biến siêu âm về cơ bản là một phương pháp đáng tin cậy và hiệu quả để đo lường và phát hiện khoảng cách giữa các đối tượng và các đối tượng. chúng đóng vai trò trung gian giữa các cảm biến gần và cảm biến khoảng cách laser về khoảng cách và chi phí. Về cơ bản, các cảm biến siêu âm bao phủ khoảng cách lớn hơn các cảm biến gần, nhưng khoảng cách ngắn hơn các cảm biến tia laser.
các bác sĩ có một thanh siêu âm qua âm đạo
các ứng dụng và lợi thế chính của bộ cảm biến siêu âm
sau đây là một số lợi ích và sử dụng của bộ cảm biến siêu âm:
chúng có thể phát hiện những vật thể nhỏ ở khoảng cách xa (50 mm đến 3,5 m)
khả năng đo lường và phát hiện của chúng không phân biệt bề mặt và kết cấu của mục tiêu
cảm biến siêu âm rất phù hợp để phát hiện và đo lường:
các vật liệu rắn như kim loại, gỗ, nhựa, giấy, sơn, thủy tinh, v. v…
giấy mỏng và dệt vải
đường, bột mì, khoai tây.
nước, dầu, nước ép và các chất lỏng khác
chúng là lý tưởng cho các ứng dụng chăm sóc sức khỏe như quét thai
chúng ta có thể sử dụng chúng trong hệ thống phát hiện va chạm xe hơi
cảm biến siêu âm không phụ thuộc vào màu sắc của mục tiêu
Chúng không bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn xung quanh, mức độ ánh sáng và nhiệt độ
Cảm biến siêu âm không bị ảnh hưởng bởi hơi nước, sương mù, bụi và độ ẩm cao
Chúng là rắn, có tuổi thọ gần như không giới hạn
loại cảm biến siêu âm
chúng ta có thể chia các cảm biến siêu âm thành ba loại:
phát hiện đối tượng: các loại cảm biến siêu âm này chỉ có đầu ra mở/ tắt rời rạc.
đo khoảng cách (các cảm biến khoảng cách siêu âm): các cảm biến siêu âm này dùng thời gian di chuyển để xác định khoảng cách giữa các vật thể. Họ chỉ có một đầu ra mô phỏng.
kết hợp: các loại cảm biến siêu âm này có khả năng phát hiện các đối tượng và đo khoảng cách
Trong hầu hết các trường hợp, sự khác biệt về giá giữa các cảm biến có cả hai chức năng và cảm biến siêu nhỏ giá rẻ nhất chỉ là 15%. tuy nhiên, việc lựa chọn cảm biến lý tưởng có thể hơi khó khăn.
đó là lý do tại sao nó là tốt khi biết tất cả các đặc điểm kỹ thuật và tham số có sẵn (đầu ra, đường kính, khoảng cách, v. v.). ♫
làm thế nào để tạo ra một mạch cảm biến siêu âm
trong phần này của hướng dẫn, chúng tôi sẽ khám phá cách tạo và sử dụng cảm biến siêu âm của riêng bạn.
Các phần và vật liệu
không hàn mạch thử nghiệm 400 điểm
6 cáp nhảy
Arduino Mega 2560 phiên bản 3
bộ cảm biến siêu âm hc-sr04
thước đo
Bạn cũng cần một máy tính và một số kiến thức về làm việc của Arduino IDE.
Thông tin cần thiết
bộ cảm biến siêu âm hc-sr04
Trước khi chúng ta bắt đầu với phần mềm này, chúng ta hãy tìm hiểu một số thông tin về cảm biến siêu âm HC-SR04. Đầu tiên, bạn sẽ nhận thấy rằng thành phần lớn nhất của bộ cảm biến siêu âm HC-SR04 là hai hình trụ giống nhau. Cột bên trái là thiết bị truyền tín hiệu, còn cái kia là thiết bị nhận tín hiệu. Vì vậy, bạn có thể phân biệt cái nào là cái nào qua nhãn trên bảng (t = máy phát, r = máy nhận).
bộ phát sóng phát ra sóng siêu âm, và bộ nhận tín hiệu phát hiện ra bất kỳ sóng nào phản xạ lại từ vật thể. bạn sẽ thấy bộ cảm biến siêu âm hc-sr04 có bốn chân:
chân cc: chân đầu vào cho mô-đun (5 v)
chân gnd: chân đất-bạn kết nối nó với bộ vi điều khiển
Chân kích hoạt: Chân kích hoạt – Chân bộ phát tín hiệu (chân đầu ra để kết nối bộ phát tín hiệu) – Gửi xung kích hoạt
chân echo: chân đầu ra được sử dụng để nhận tín hiệu (được kết nối với một bộ phận nhận)
Mặc dù vậy, dự án nhằm phát hiện các đối tượng ở phía trước của cảm biến và sau đó hiển thị chúng. trong trường hợp này, các dự án sẽ hiển thị kết quả trên màn hình nối tiếp. nếu bạn muốn thêm một số tính năng hoặc sự phức tạp vào dự án, bạn có thể thêm một màn hình rgb.
mô tả
Cảm biến siêu âm Arduino
nguồn:
HTTPS://commons.wikimedia.org/
kết nối với bộ cảm biến hc-sr04
Đầu tiên, hãy kết nối điện. Một lần nữa, bạn sẽ nhận thấy rằng dự án rất đơn giản và bạn có thể sử dụng bất kỳ microcontroller Arduino giá rẻ nào.
Sử dụng một cáp nhảy để kết nối chân Vcc của cảm biến HC-SR04 vào đầu nối 5V trên Arduino Mega.
* Chú ý:
Bạn có thể sử dụng bảng thử nghiệm như một cầu nối, hoặc kết nối các mô-đun HC-SR04 trực tiếp với Arduino
Tiếp theo, kết nối Gnd/Gnd trên mô-đun cảm biến siêu âm vào đầu nối tiếp đất (GND) trên microcontroller Arduino
Kết nối chân Trig của mô-đun cảm biến siêu âm vào đầu nối 10 trên microcontroller Arduino
Cuối cùng, nối chân Echo vào đầu nối 11 trên microcontroller Arduino
một khi bạn đã hoàn thành việc bảo vệ các kết nối trên, bạn có thể bắt đầu viết mã. Bạn cần kết nối microcontroller Arduino với máy tính bằng cáp. Tương tự, bạn phải đảm bảo rằng bạn đã cài đặt Arduino IDE và nó hoạt động tốt trên các máy tính trên.
chương trình dự án
kết nối bảng Arduino với máy tính.
Chạy Arduino IDE.
Tạo một bản phác thảo mới và đặt tên nó là sketch_nov08a.
Tiếp theo, bao gồm cả thư viện NewPing.h. (
# Bao gồm NewPing.h
)
Lưu ý: NewPing.h thư viện chứa một số lượng lớn các lớp học và các hàm để làm cho việc mã hóa các thành phần siêu âm dễ dàng.
Tiếp theo, thực hiện một
Newpin
các đối tượng và đặt tên là sonar (
Sonar NewPine (10, 11, 20)
vì vậy, các nhà thiết kế âm thanh chấp nhận 3 tham số:
Cụm bóp cò
chân trả lại
Khoảng cách tối đa theo centimét (khoảng cách tối đa của bộ cảm biến HC-SR04 là 4 m)
Dưới chức năng thiết lập, gọi chức năng bắt đầu từ thư viện truyền thông nối tiếp và sử dụng 9600 như một tham số –
liên tiếp. bắt đầu (9600)
B5-03 = giá trị thông số Ki, ( cài 3 )
hoãn (50)
)
B5-03 = giá trị thông số Ki, ( cài 3 )
liên tiếp. In vẽ (” Khoảng cách:”)
tôi không biết.
thêm một lần nữa một cuộc gọi khác cho print function. nhưng lần này, thêm một cuộc gọi lồng vào hàm ping_cm như một tham số
serial. print (sonar. ping_cm ())
tôi không biết.
cuối cùng, thêm 1 giây trễ (trễ (1000))
khi kết thúc, chạy mã và nối nó vào bất cứ cổng nào mà cáp được kết nối. bản phác thảo cuối cùng sẽ như thế này:
Hình ảnh phác thảo
nguồn:
HTTPS://imgur.com/5pWRX1e
Nếu bạn đã viết và biên dịch đúng mã trên, bất cứ khi nào bạn đặt một đối tượng ở phía trước bộ nhạy, màn hình màn hình giao tiếp/ chuỗi của bạn sẽ xuất hiện như sau:
Chụp ảnh xuất
nguồn:
HTTPS://imgur.com/fTg4D5K
Nếu bạn quan tâm đến một dự án đầy thách thức hơn, tại sao không truy cập hướng dẫn về cảm biến tiếp cận Arduino của chúng tôi?
kết luận
sử dụng siêu âm hoặc siêu âm là một cách tuyệt vời để chỉ cho chúng tôi cách sử dụng thiết bị định vị âm thanh trong công nghệ hàng ngày. hướng dẫn trên để khám phá cảm biến siêu âm là gì. Ngoài ra, để giúp bạn hiểu khái niệm phát hiện siêu âm, chúng tôi cũng cung cấp một hướng dẫn ngắn cho bạn cách sử dụng mô-đun siêu âm với một bộ vi điều khiển Arduino. tuy nhiên, chúng tôi hy vọng bạn thích đọc hướng dẫn này. như thường lệ, cảm ơn bạn đã đọc.