Ультразвуковые датчики | Академия робототехники
Что бы робот мог объезжать препятствия, ему нужно их видеть. Для того что бы робот стал зрячим обычно используют ультразвуковой датчик измерения расстояния. Дальность действия датчика — 180 см.
Эйдзи Накано — Введение в робототехнику. Глава V. Сенсорные устройства роботов. Ультразвуковые датчики
Пьезоэлектрический эффект
Принцип действия
Ультразвуковой дальномер определяет расстояние до объектов точно так же, как это делают дельфины или летучие мыши. Он генерирует звуковые импульсы на частоте 40 кГц и слушает эхо. По времени распространения звуковой волны туда и обратно можно однозначно определить расстояние до объекта.
В отличие от инфракрасных дальномеров, на показания ультразвукового дальномера не влияют засветки от солнца или цвет объекта. Но могут возникнуть трудности с определением расстояния до пушистых или очень тонких предметов. Поэтому высокотехнологичную мышеловку выполнить на нём будет затруднительно.
При отражении звука от препятствия мы слышим эхо. Летучая мышь использует отражение ультразвуковых волн для полётов в темноте и для охоты на насекомых. По такому же принципу работает эхолот, с помощью которого измеряется глубина воды под днищем корабля или поиск рыбы.
Принцип передачи и приема ультразвуковой энергии лежит в основе многих очень популярных ультразвуковых датчиков и детекторов скорости. Ультразвуковые волны являются механическими акустическими волнами, частота которых лежит за пределами слышимости человеческого уха — более 20 кГц. Однако сигналы этих частот воспринимаются некоторыми животными: собаками, кошками, грызунами и насекомыми. А некоторые виды млекопитающих, таких как летучие мыши и дельфины, общаются друг с другом ультразвуковыми сигналами.
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК Lego Mindstorm EV 3.
ЗРИ В КОРЕНЬ
Технические спецификации и особенности продукта:
- Измерение расстояния в диапазоне от 1 до 250 см
- Точность измерения до +/- 1 см
- Передняя подсветка в виде красного кольца горит постоянно при передаче сигнала и мигает при прослушивании эфира
- Если ультразвуковой сигнал распознан, датчик возвращает логическое значение «Истина»
- Автоматическая идентификация производится программным обеспечением микрокомпьютера EV3
Рис. 1 Ультразвуковой датчик Lego Mindstorm EV 3 (стоимость вместе с внутренним микроконтроллером и микросхемами усиления сигнала $50, при себестоимости $5)
Рис. 2 Схема ультразвукового датчика Lego Mindstorm EV 3 (ultrasonic sensor hardware schematics) построена на микроконтроллере STM8S103F3
Рис. 3 Ультразвуковые излучатель AW8T40 и приемник AW8R40 ультразвукового датчика Lego Mindstorm EV 3
Ультразвуковой датчик HC-SR04
Ультразвуковой датчик HC-SR04 — Ultrasonic Ranging Module HC — SR04 — Ultrasonic Sensor Distance Measuring Module — Sonar
Ультразвуковой дальномер HC SR04 самый известный датчик для применения в Arduino, Raspberry Pi, ESP8266 и ESP32 модулях. Позволяет измерять расстояние до объекта в диапазоне от 2 до 400 (180) см. Например, если вы хотите собрать робота, который объезжает преграды, то данный дальномер прекрасно подойдет для ваших задач. Датчик имеет небольшие габариты и простой интерфейс.
Рис. 4 Внешний вид ультразвукового датчика (сонара, ультразвукового сенсора, ультразвукового модуля) HC-SR04
Названия выводов и ультразвуковых излучателей модуля
- Vcc — положительный контакт питания.
- Trig — цифровой вход. Для запуска измерения необходимо подать на этот вход импульс (логическую единицу) длительностью 10 мкс. Следующий импульс рекомендуется подавать не ранее чем через 50 мс. что связано со временем обработки первого импульса.
- Echo — цифровой выход. После обработки отраженного сигнала, на этот выход будет подан импульс (логическая единица), длительностью пропорциональной расстоянию до объекта.
- GND — отрицательный контакт питания (земля).
- Левый ультразвуковой излучатель (маркирован буквой Т — transmiter) это передатчик ультразвукового сигнала, правый ультразвуковой излучатель (маркирован буквой R — resiver) это приемник отраженного от объекта ультразвукового сигнала (эха).
Характеристики
- Напряжение питания: 5 В. Модель HC-SR04 + работает в диапазоне от 3,3В-5В (помечено как HC-SR04 + на задней стороне платы модуля)
- Потребление в режиме тишины: 2 мА
- Потребление при работе: 15 мА
- Максимальная частота опроса датчика: 20 Гц (Период опроса 50 мс)
- Частота ультразвука: 40 кГц
- Дальность обзора: 2 см – 4 м (1,8 м)
- Разрешение (градация выходного сигнала): 0,3 см
- Эффективный угол наблюдения: 15°
- Рабочий угол наблюдения: 30°
- вес — 8,28 грамм
- Размеры: 45*20*15 мм. ДхШхГ (Ш — без учета контактов подключения)
Рис. 5 Размеры ультразвукового датчика HC-SR04
- Внимание:
! Модуль не рекомендуется подключать непосредственно к подключенной к электропитанию плате микроконтроллера, необходимо отключить электропитание в момент подключения модуля , первым должен быть подключен вывод GND модуля, в противном случае,это может повлиять на нормальную работу модуля. - ! При испытании модуля на дальность и точность измерения, размер площади объекта сканирования должен не менее 0,5 квадратных метров и его поверхность должна быть как можно тверже и ровнее, в противном случае, это будет влиять на результаты измерений.
Рис. 6 Диаграмма направленности ультразвукового датчика HC-SR04. Взята из документации на этот датчик
Описание работы:
Тест угла обзора датчика, взят из описания с сайта www.iteadstudio.com
Ультразвуковой датчик расстояния определяет расстояние до объекта, измеряя время отображения звуковой волны от объекта. Частота звуковой волны находится в пределах частоты ультразвука, что обеспечивает концентрированное направление звуковой волны, так как звук с высокой частотой рассеивается в окружающей среде меньше. Типичный ультразвуковой датчик расстояния состоит из двух мембран, одна из которых генерирует звук, а другая регистрирует отображенное эхо. Образно говоря, мы имеем дело со звуковой колонкой и микрофоном.
Принцип работы датчика следующий: один из пьезоэлементов излучает ультразвуковую волну при подачи импульса длительностью 15 микросекунд, а другой пьезоэлемент принимает эту же отражённую волну от препятствия. Затем замеряется время задержки от передачи до приёма волны, далее вычисляется расстояние и передаётся сигнал на ногу Echo датчика, длительностью пропорциональной расстоянию до препятствия. Нам остаётся только подавать импульс на датчик, принять его и вычислить расстояние. Сегодня мы научимся работать с HC-SR04 на BASCOM-AVR.
Поставим перед собой задачу: собрать устройство, которое должно замерять расстояние до какого либо объекта с помощью датчика HC-SR04 и передавать данные через UART на ПК.
Для этой цели можно использовать практически любой AVR микроконтроллер, так как алгоритм очень простой. Я взял Atmega8, в итоге получилась следующая принципиальная схема устройства:
Описание принципа работы ультразвукового дальномера HC—SR04 можно разделить на следующие шаги:
Следующий импульс может быть излучён, только после исчезновения эха от предыдущего. Это время называется периодом цикла (cycle period). Рекомендованный период между импульсами должен быть не менее 50 мс.
Если на сигнальный пин (Trig) подаётся импульс длительностью 10 мкс, то ультразвуковой модуль будет излучать восемь пачек ультразвукового сигнала с частотой 40кГц и обнаруживать их эхо. Измеренное расстояние до объекта пропорционально ширине эха (Echo) и может быть рассчитано по формуле, приведённой на графике выше.
Датчик отправляет ультразвуковые импульсы и слушает эхо. На вход Trig датчика подаем импульс высокого уровня длительностью 10–15 микросекунд. Датчик отправляет ультразвуковой сигнал «chirp» из восьми коротких импульсов частотой выше предела диапазон слуха человека. Электроника датчика знает скорость звука в воздухе. Измеряя время между отправленным и принятым ультразвуком, ультразвуковой датчик HC-SR04 формирует выходной сигнал. Этот принцип эхолокации используют дельфины и летучие мыши. Спустя примерно микросекунду ультразвуковой датчик HC-SR04 выдает на выходе Echo импульс высокого уровня длительностью до 38 миллисекунд. Если препятствий не обнаружено, то на выходе будет сигнал с длительностью 38 мс. Таким образом, для работы с датчиком от электроники прибора требуется один цифровой управляющий выход и один вход для сигнала датчика. Длина импульса на выходе Echo пропорциональна расстоянию до препятствия. Расстояние вычисляется по формуле: S=F/58, где S – расстояние в сантиметрах, F – продолжительность импульса в микросекундах. Для взаимодействия Arduino с датчиком есть программная библиотека Ultrasonic.
Шаг 1: На вход Trig подаётся импульс длительностью 10 микроСекунд. Для дальномера это команда начать измерение расстояния перед ним.
Шаг 2: Устройство генерирует 8 ультразвуковых импульсов с частотой 40 кГц через выходной сенсор T.
Шаг 3: Звуковая волна отражается от препятствия и попадает на принимающий сенсор R.
Шаг 4: На выходе Echo формируется импульс, длительность которого прямо пропорциональна измеренному расстоянию.
Шаг 5: На стороне управляющего контроллера переводим длительность импульса Echo в расстояние по формуле: ширина импульса(мкс) / 58 = дистанция (см).
Ниже на рисунке приведены временные диаграммы, наглядно поясняющие перечисленные шаги.
На сигнал Trig нужно подавать короткие импульсы длительностью 10мкс. Этот импульс запускает эхо-локатор. Он уже сам генерирует пачку ультразвуковых импульсов (40кГц) для излучателя и сам ловит отраженное эхо. По времени распространения звука туда и назад датчик определяет расстояние. Нам же сам датчик на контакт Echo выдает импульс с длительностью пропорциональной расстоянию. Длительность сигнала Echo от 150мкс до 25мс. Если ответа нет, то длительность Echo около 40мс. Расстояние до объекта можно вычислить разделив длительность в микросекундах эха на 58. Получаются расстояние в сантиметрах. Максимальное расстояние, которое можно мерить судя по документации — 5 метров.
Рекомендуемый период опроса датчика 50-10мс. Диаграмма направленности датчика не очень острая — примерно градусов под тридцать.
- Действие ультразвукового дальномера HC-SR04 основано на принципе эхолокации. Он излучает звуковые импульсы в пространство и принимает отражённый от препятствия сигнал. По времени распространения звуковой волны к препятствию и обратно определяется расстояние до объекта.
Запуск звуковой волны начинается с подачи положительного импульса длительностью не менее 10 микросекунд на ножку TRIG дальномера. Как только импульс заканчивается, дальномер излучает в пространство перед собой пачку звуковых импульсов частотой 40 кГц. В это же время запускается алгоритм определения времени задержки отражённого сигнала, а на ножке ECHO дальномера появляется логическая единица. Как только датчик улавливает отражённый сигнал, на выводе ECHO появляется логический ноль. По длительности этого сигнала («Задержка эхо» на рисунке) определяется расстояние до объекта.
Диапазон измерения расстояния дальномера HC-SR04 — до 4 метров с разрешением 0,3 см. Угол наблюдения — 30 градусов, эффективный угол — 15 градусов. Ток потребления в режиме ожидания 2 мА, при работе — 15 мА. - Запуск звуковой волны начинается с подачи положительного импульса длительностью не менее 10 микросекунд на ножку TRIG дальномера. Как только импульс заканчивается, дальномер излучает в пространство перед собой пачку звуковых импульсов частотой 40 кГц. В это же время запускается алгоритм определения времени задержки отражённого сигнала, а на ножке ECHO дальномера появляется логическая единица. Как только датчик улавливает отражённый сигнал, на выводе ECHO появляется логический ноль. По длительности этого сигнала («Задержка эхо» на рисунке) определяется расстояние до объекта.
Диапазон измерения расстояния дальномера HC-SR04 — до 4 метров с разрешением 0,3 см. Угол наблюдения — 30 градусов, эффективный угол — 15 градусов. Ток потребления в режиме ожидания 2 мА, при работе — 15 мА.
Рис. 40. Пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь: А — входное напряжение приводит к изгибу элемента, что вызывает генерацию ультразвуковых волн. И наоборот, в результате воздействия волн на выходе преобразователя появляется напряжение; Б — ультразвуковой преобразователь с открытой апертурой для работы в воздухе
- Подробнее: https://www.kakprosto.ru/kak-918792-kak-podklyuchit-ultrazvukovoy-dalnomer-hc-sr04-k-arduino#ixzz4PeP45Mxx
- Контакты, по порядку слева направо, с лицевой стороны:
- Vcc – питание 5В
- Trig – вход
- Echo – выход
- Gnd –земля
Процесс работы:
- Подключаем датчик к питанию и к управляющему устройству
- Посылаем на вход дальномера (Trig) сигнал длительностью 10мкс (или чуть больше, он срабатывает с 10мкс)
- Динамик датчика издает 8 сигналов частотой 40кГц, и микрофон получает их эхо (или не получает)
- Датчик подает на свой выход (Echo) сигнал длительностью соответствующей расстоянию до препятствия: 150мкс (при 2см до препятствия) – 25мс (при 4м до препятствия) и 38мс при отсутствии преграды. На заметку: звук проходит расстояние 4см (2см от динамика до препятствия и 2см обратно до микрофона) за 0.04м / 335м/с = 0,000119с=119мкс и 8м за 8м / 335м/с = 0,023881с = 23,881мс.
Какое время проходит от срабатывания датчика по входному сигналу до начала пункта 3 и от начала пункта 3 до начала пункта 4 нигде не сказано – это скоро будет выяснено мной опытным путём.
Для расчета расстояния до препятствия используются следующие формулы:
- Длина выходного импульса в микросекундах / 58 = расстояние в сантиметрах
- Длина выходного импульса в микросекундах / 148 = расстояние в дюймах
Схема модуля HC-SR04 имеет 2 преобразователя ультрозвуковых сигналов в электрические сигналы малой мощности, один TCT40-16T — (T — Transmiter на схеме обозначен как Emit MK2 смотри схему) предназначен для передачи (эмиссии) ультразвуковых волн в окружаюшее пространство а второй TCT40-16R (R — Receive на схеме обозначен как Receive MK1 смотри схему) для приема отраженных ультрозвуковых волн от предметов окружающего мира.
Для передачи ультразвуковых волн требуется относительно высокое напряжение. Микросхема MAX232 (обозначение на плате — U3 смотри схему) усиливает 5 вольт входного питающего напряжения до +/- 9-10 вольт. Микросхема MAX232 подключается между двумя выходами ( T OUT1 — вывод 14 и T OUT2 вывод 7 смотри схему) , так что на самом деле амплитуда значения напряжения импульсов подающихся на ультрозвуковой передатчик достигает до 20 вольт. Питание подается на микросхему MAX232 через транзистор Q2 (в новой схеме отсутствует и питание подается напрямую на вход 16 микросхемы и в этом случае отключения микроконтроллером не происходит) некоторое время до и во время излучения импульса , так как внутреннее переключение заряда создает избыточный шум на приемной стороне модуля. Когда модуль переходит в режим приема на микросхеме MAX232 отключается питание выходом 10 — Signal микроконтроллера EM78P153S (EM78P153S китайский микроконтроллер работает на частоте < 27 МГц .
Прием и выделение электрических импульсов поступающих с преобразователя ультразвуковых сигналов TCT40-16R осуществляется микросхемой LM324 (обозначение на плате — U1 смотри схему) , который содержит 4 операционных усилителя. Операционный усилитель U2D (смотри схему) усиливает сигнал в 6 раз. Операционный усилитель U2C имея обратную связь (1 — го порядка) является полосовым фильтром , затем операционный усилитель U2B усиливает входной сигнал еще 8 раз. Последний операционный усилитель U2A используется вместе с Q1 в качестве гистерезиса компаратора где происходит выделение прямоугольных импульсов и аналогового входного сигнала. Я моделировал фильтр в PSpice и не центрирована 40KHz , как это должно быть , но вместо этого он имеет пик 18kHz. Изменяя только два резистора (R13 до 2K2 и R11 до 18К) отклик фильтра смещается на частоту пульса , и это значительно повышает чувствительность обнаружения.
МИКРОКОНТРОЛЛЕР ESP-8266 И УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК HC-SR04
Переделка ультразвукового датчика HC-SR04
Рис. 4 Ультразвуковой излучатель/приемник TCT40-16R/T (стоимость вместе с внутренним микроконтроллером и микросхемами усиления сигнала < $1 )
Рис. 5 Пространственная диаграмма излучения ультразвукового излучателя/приемника TCT40-16R/T (если бы мы видели ультразвук, то так бы мы видели распространение ультразвуковых волн в пространстве)
Характеристики ультразвукового излучателя/приемника TCT40-16R/T
1. Model: TCT40-16R/T (16 мм в диаметре)
2. Номинальная частота (Кгц): 40 КГц
3. Излучение At10v звукового давления (дб = 0.02mPa): ≥ 117dB
4. чувствительность Приемника at40KHz (дб = V/ubar): ≥-65dB
5. Электростатический потенциал at1KHz, < 1 В (PF): 2000 ± 30%
Ультразвуковые преобразователи справка 1
Ультразвуковые преобразователи справка 2
ПРИМЕНЕНИЕ
Эхолот. Рубрика «Как это работает?»
Ультразвуковые датчики Murata
youtube.com/embed/E_N4_mCgn20?rel=0″ frameborder=”0″ allowfullscreen=”allowfullscreen”/>
Датчики, предназначенные для автоматов парковки, имеют высокую чувствительность: при резонансной частоте, равной 40 кГц. Дальность действия датчика достигает 1,5 метров при разрешающей способности 9 мм. Выпускаются датчики с различной диаграммой направленности, как симметричной (круговой), так и не симметричной (овальной).
Подключение к Arduino
Если вы планируете использовать ультразвуковой дальномер HC-SR04 с Arduino вы можете воспользоваться существующими библиотеками:
Распиновка:
- Vcc — положительный вывод питания
- TRIG — вход TRIG
- ECHO — выход ECHO
- GND — ноль питания
На выводы питания подается постоянное напряжение 5 В, потребляемый ток в рабочем режиме около 15 мА.
Вход TRIG подключается к любому выводу микроконтроллера. На этот вывод нужно подавать импульсный цифровой сигнал длительностью 10 мкс. По сигналу на входе TRIG датчик посылает ультразвуковые импульсы.
После приема отраженного сигнала, датчик формирует на выводе ECHO импульсный сигнал, длительность которого пропорционально расстоянию до преграды.
Контакты датчика можно соединить с макетной платой или Arduinoпроводами «мама-папа». А с Troyka Shield через провода «мама-мама».
Этот дальномер может служить прекрасным датчиком для робота, благодаря которому он сможет определять расстояния до объектов, объезжать препятствия, или строить карту помещения. Его можно также использовать в качестве датчика для сигнализации, срабатывающего при приближении объектов.
Технические характеристики
https://www.yourmestudio.com/rcw-0002-ultrasonic-ranging-module-p717.html
- Напряжение питание: 5 В
- Потребление в режиме тишины: 2 мА
- Потребление при работе: 15 мА
- Диапазон расстояний: 2–400 см
- Эффективный угол наблюдения: 15°
- Рабочий угол наблюдения: 30°
Описание продукта:
ТК T 40-16 т/r 1
(Tc): piezoceramics Ультразвуковой датчик
(T): Категория t-общность
(40): Центральная частота (кгц)
(16): наружный диаметр? (мм)
(T): использование режим: излучатель; r-приемник; tr-совместимость излучатель и приемник
(1): ID — 1,2, 3…
Тестирования цепи
- 1 синусоидальный генератор 1 охватил сигнала Генератор
- 2 cymometer 2 Частотомер
- 3 стандартных динамик 3 вольтметр
- 4 Получить модель датчика 4 излучают модель датчика
- 5 осциллографа 5 Стандартный микрофон
- 6 аудио частотные характеристики Дисплей прибора
Производительность продукта
1). Номинальная частота (кГц): 40 кГц
2). излучать звук pressureat10V (= 0.02Mpa):? 117dB
3). Прием Чувствительность приемника at40KHz (дБ = v/ubar):?-65dB
4). Электростатический потенциал at1KHz, <1 В (PF): 2000 +/-30%
5). Диапазон обнаружения (м): 0.2 ~ 20
6).-6дБ угол направления: 80o
7). Обшивка материал: алюминий
8). Обшивка ЦВЕТ: серебристый
УСТРОЙСТВО
Пьезоэлемент
RCW-0012
Ультразвуковой датчик
Ultrasonic Ranging Module HC — SR04
РАЗРАБОТКА РОБОТА НА ОСНОВЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ДАЛЬНОМЕРА
Прототип мобильного робота на Arduino mega
Проекты Altera Quartus II для платы Марсоход
Ультразвуковой дальномер HC-SR04. Подключаем к Arduino.
Урок 19. Работа с ультразвуковым датчиком расстояния HC-SR04 в BASCOM-AVR
Radar проекта
Ультразвуковой дальномер HC-SR04 подключение к Arduino
HC-SR04 Дальномер ультразвуковой
Ультразвуковой датчик HC-SR04 – дальномер на микроконтроллере
https://www.alibaba.com/product-detail/HC-SR04-Ultrasonic-Module-Distance-Measuring_1898465949.html
https://www.elecfreaks.com/store/download/product/Sensor/HC-SR04/HC-SR04_Ultrasonic_Module_User_Guide.pdf
https://arduino-kit.ru/userfiles/image/HC-SR04%20_.pdf
https://robocraft.ru/blog/arduino/770.html
Ультразвуковой датчик измерения расстояния HC-SR04
The Application of PWM Capture (Data Acquisition) and Ultrasonic Sensors
Pengetahuan Dasar Таймер Untuk Pengukuran Jarak Dengan Ультразвуковой
Запуск сервопривода с помощью датчика расстояния HC-SR04 и Arduino
https://robocraft.ru/blog/electronics/772.html
Raspi-отстойника в октябре 2014 Embedded Выпуск LinuxJournal
https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Ping
Простой искатель ультразвуковой диапазон с помощью HC-SR04
Датчик Препятствие с помощью Arduino и HCSR04
Как проверить DYP-ME007 Ультразвуковой дальномер с использованием NE555 и мультиметра
https://macduino.blogspot.ru/2013/11/HC-SR04-part1.html
Сонар для инвалидов по зрению
https://hackaday.io/project/5903/logs
https://h
ackaday.io/project/5903-sonar-for-the-visually-impaired/log/18329-ultrasonic-module-virtual-teardown
https://www.maxbotix.com/performance.htm
https://amperka.ru/product/ultrasonic-urm37
https://image.dfrobot.com/image/data/SEN0002/URM04V2.0Mannual1.1.pdf
https://people.ece.cornell.edu/land/courses/ece4760/FinalProjects/s2012/xz227_gm348/xz227_gm348/URM3.2_Mannual_Rev2.pdf
RCW-0012 Ультразвуковой Модуль Расстояние Измерительный Преобразователь Тест Модуля Индикации
https://www.farnell.com/datasheets/81163.pdf?_ga=1.169892256.1853603956.1478607467
https://chinaultrasound.en.alibaba.com/product/60268805778-800581237/40Khz_TCT40_16R_T_Air_Ultrasonic_Ceramic_Transducer_Ultrasonic_Sensor.html
https://ezoneda.company.weiku.com/item/SRF05-five-Pin-Ultrasonic-ranging-module-Ultrasonic-sensor-15404413.html
Использование ультразвукового дальномера
Пьезоэлектродвигатели
Пьезоэлектрический преобразователь как альтернативный источник энергии
Пьезоэлектрические преобразователи в ультразвуковой диагностике
Импульсные ультразвуковые сонары открытого типа
Пьезо-сенсор стука на Arduino UNO
Справочник ультразвуковых излучателей и приемников
Audiowell Electronics (Guangdong) Co, Ltd.
Pro-Wave Electronics Corporation (Тайвань)
Ultrasonic Sonar Ranging IC — PW0268
Miniature Tuning Fork Quartz Crystals
Air Ultrasonic Ceramic Transducers 320SR093
Sonar Ranging Module SRM400
400EP250 Pulse Transit Enclose Type Ultrasonic Transduce
Сеть магазинов «Кварц»
https://www.stroykat.by/tipyi-datchikov-rashoda-zhidkostey.html
Китай Промышленный лазерный датчик расстояния Arduino 10 м Производители
Промышленный лазерный датчик расстояния Arduino 10 м
Привет, дорогая! Мы, Chengdu JRT Meter Technology Co. Ltd., являемся опытным производителем различных видов лазерных датчиков расстояния и измерительных решений в Китае. Самый маленький лазерный измерительный датчик ttl может измерять 10 м и может использоваться для подключения к вашему устройству Arduino с точностью + -1 мм. Согласно точной характеристике, обычно инженеры используют в своих областях промышленности. Если вам нужно, мы вышлем вам подробные спецификации. и цена региона и 2 ~ 3 шт. части, как образец и т. д., пожалуйста, сообщите нам вовремя.
Будет полезно, если вы ответите нам. Описание некоторых частей выглядит следующим образом.
Модель №: U85-1101 например
Скорость передачи: 19200 бит / с
Размер: 41 * 17 * 7 мм
Расстояние: 0,03-10 м
Приложения: роботы и т. Д.
С наилучшими пожеланиями
Ключевые ра г ameters:
1. Надежный , быстрый, точный
Опционально три интерфейса: ttl, usb, rs232
Точность: + -1мм
Время измерения: 0,125 с-4 с
2. Малый, л онг диапазон
Размер: 41x17x7mm
Диапазон измерения до 10 м
Принцип работы лазера U81 U85
Оптические датчики расстояния позволяют обнаруживать присутствие на ближней дистанции 10 м с помощью видимого сфокусированного лазерного пятна. Согласно последней версии, клиенты могут тестировать компоненты лазерного диапазона просто с помощью всех доступных функций расстояния, обычных для шестнадцатеричной системы. Высокое разрешение до 1 мм, лазер для измерения расстояния Arduino обычно используется в некоторых проектах мониторинга.
Де хвост годовой г ameters
Диапазон: 0,03 метра – 10 метров
Невидимые измерения: 620 нм ~ 690 нм
Точность измерения: + -1 мм
Частота измерения: до 3 Гц
Тип лазера: класс 2, красный
Параметры интерфейса: Последовательный / USB / RS232 / RS485 / Bluetooth
Размер: 41 * 17 * 7 мм
Рабочая температура: 0 ~ 40 градусов
Температура хранения: -25 ~ 60 градусов
Примечания :
1. При плохих условиях измерения, например, при сильном освещении или диффузном отражении точки измерения, слишком высокой или низкой, точность будет иметь большую погрешность: ± 1 мм + 40 частей на миллион.
2. При сильном освещении или плохой диффузной отражательной способности мишени, пожалуйста, используйте отражатель.
3. Напряжение может быть изменено преобразователем мощности LDO
4. Частота будет зависеть от окружающей среды.
5. Рабочая температура -10 ℃ ~ 50 ℃ можно настроить.
6. Аналог может быть настроен.
Более подробные фотографии :
Схема для лазерного датчика расстояния :
Тестирование данных от наших клиентов
Промышленный датчик расстояния JRT U85, мы также назвали его Фазный лазерный датчик расстояния, использующий принцип одинарной передачи с одной передачей, низкое потребление энергии и высокую точность
Когда вы выберете и отправите непрерывную команду быстрого измерения, она начнет измерять. Это одно из данных для непрерывного быстрого режима:
[2019-10-09 11: 02: 01.732 T] AA 00 00 20 00 01 00 06 27
[2019-10-09 11: 02: 02.237 R] AA 00 00 22 00 03 00 00 05 F6 00 45 65
[2019-10-09 11: 02: 02.642 R] AA 00 00 22 00 03 00 00 05 F6 00 32 52
[2019-10-09 11: 02: 03.047 R] AA 00 00 22 00 03 00 00 05 F5 00 28 47
Остановите измерение непрерывного быстрого режима:
[2019-10-09 11: 02: 08.765 T] 58
Отзывы :
Клиент для Джойс Лю:
Спасибо джойс
U81 работает отлично!
Буду признателен, если вы отправите мне официальный счет.
Основные измерительные модули Chengdu JRT: промышленный лазерный датчик расстояния, лазерный модуль дальномера, датчик Tof LiDAR.
Датчик расстояния – MySensors
/**
* The MySensors Arduino library handles the wireless radio link and protocol
* between your home built sensors/actuators and HA controller of choice.
* The sensors forms a self healing radio network with optional repeaters. Each
* repeater and gateway builds a routing tables in EEPROM which keeps track of the
* network topology allowing messages to be routed to nodes.
*
* Created by Henrik Ekblad <[email protected]>
* Copyright (C) 2013-2015 Sensnology AB
* Full contributor list: https://github.com/mysensors/Arduino/graphs/contributors
*
* Documentation: http://www.mysensors.org
* Support Forum: http://forum.mysensors.org
*
* This program is free software; you can redistribute it and/or
* modify it under the terms of the GNU General Public License
* version 2 as published by the Free Software Foundation.
*
*******************************
*
* REVISION HISTORY
* Version 1.0 – Henrik EKblad
*
* DESCRIPTION
* This sketch provides an example how to implement a distance sensor using HC-SR04
* http://www.mysensors.org/build/distance
*/
// Enable debug prints
#define MY_DEBUG
// Enable and select radio type attached
#define MY_RADIO_RF24
//#define MY_RADIO_RFM69
#include <MySensors.h>
#include <NewPing.h>
#define CHILD_ID 1
#define TRIGGER_PIN 6 // Arduino pin tied to trigger pin on the ultrasonic sensor.
#define ECHO_PIN 5 // Arduino pin tied to echo pin on the ultrasonic sensor.
#define MAX_DISTANCE 300 // Maximum distance we want to ping for (in centimeters). Maximum sensor distance is rated at 400-500cm.
unsigned long SLEEP_TIME = 5000; // Sleep time between reads (in milliseconds)
NewPing sonar(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE); // NewPing setup of pins and maximum distance.
MyMessage msg(CHILD_ID, V_DISTANCE);
int lastDist;
bool metric = true;
void setup()
{
metric = getControllerConfig().isMetric;
}
void presentation() {
// Send the sketch version information to the gateway and Controller
sendSketchInfo(“Distance Sensor”, “1.0”);
// Register all sensors to gw (they will be created as child devices)
present(CHILD_ID, S_DISTANCE);
}
void loop()
{
int dist = metric?sonar.ping_cm():sonar.ping_in();
Serial.print(“Ping: “);
Serial.print(dist); // Convert ping time to distance in cm and print result (0 = outside set distance range)
Serial.println(metric?” cm”:” in”);
if (dist != lastDist) {
send(msg.set(dist));
lastDist = dist;
}
sleep(SLEEP_TIME);
}
Ультразвуковой датчикHC-SR04 с руководством по Arduino
Ультразвуковой датчикHC-SR04 – это датчик, который может измерять расстояние . Он излучает ультразвук при 40 000 Гц (40 кГц) , который движется по воздуху и, если на его пути есть объект или препятствие, он отскакивает обратно к модулю. Учитывая время прохождения и скорость звука, вы можете рассчитать расстояние.
Конфигурационный вывод HC-SR04 – это VCC (1), TRIG (2), ECHO (3) и GND (4).Напряжение питания VCC составляет + 5V , и вы можете подключить вывод TRIG и ECHO к любому цифровому вводу / выводу на вашей плате Arduino.
материалов , которые нам понадобятся для создания этого проекта:
1. Arduino UNO R3 Ch440 (вы можете использовать любые платы Arduino)
2. Ультразвуковой датчик HC-SR04
3. Провода перемычки между мужчинами
4. Макетная плата
Соединение Arduino и ультразвукового датчика HC-SR04
Для генерации ультразвука нам нужно установить триггерный вывод на High State для 10 мкс .Это отправит звуковой импульс за 8 циклов, который будет перемещаться со скоростью звука и будет принят в Echo Pin. Echo Pin выведет , время в микросекундах, прохождение звуковой волны.
Например, если объект находится на расстоянии 20 см от датчика, а скорость звука составляет 340 м / с, или 0,034 см / мкс, звуковая волна должна пройти около 588 микросекунд. Но то, что вы получите от вывода Echo, будет удвоить , потому что звуковая волна должна пройти вперед и отскочить назад .Итак, чтобы получить расстояние в сантиметрах, нам нужно умножить полученное значение времени прохождения от вывода эхо-сигнала на 0,034 и разделить его на 2.
Для программного кода сначала нам нужно определить триггерный вывод и эхо-вывод, которые соединены. на плату Arduino. В этом проекте EchoPin прикреплен к D2 , а TrigPin – к D3. Затем определите переменные для расстояния (int) и продолжительности (long).
В цикле сначала вы должны убедиться, что триггерный вывод свободен, поэтому мы должны установить этот вывод на LOW State всего на 2 мкс .Теперь для генерации волны ультразвука мы должны установить trigPin на HIGH State на 10 мкс . Используя функцию pulseIn () , вы должны прочитать время прохождения и поместить это значение в переменную «duration». Эта функция имеет 2 параметра, первый – это имя вывода эхо-сигнала, а для второго вы можете указать HIGH или LOW. В этом случае ВЫСОКИЙ означает, что функция pulseIn () будет ждать, пока вывод перейдет в ВЫСОКИЙ уровень, вызванный отраженной звуковой волной, и начнет отсчет времени, затем она будет ждать, пока вывод перейдет в НИЗКИЙ, когда звуковая волна закончится, что остановит отсчет времени.В конце функция вернет длину импульса в микросекундах. Чтобы получить расстояние, мы умножим продолжительность на 0,034 и разделим на 2, как мы объясняли это уравнение ранее. В конце мы напечатаем значение расстояния на последовательном мониторе.
Шаги:
1. Сначала выполните электромонтаж, как показано на рисунке
2. Откройте программное обеспечение Arduino IDE и запишите свой код, или загрузите код ниже и откройте его
3. Выберите свою собственную плату Arduino (в данном случае Arduino Uno), выбрав Tools > Board > Arduino / Geniuno Uno
4.Выберите свой COM-порт (обычно отображается только один существующий порт), Инструменты > Порт > COM .. (Если есть несколько портов, попробуйте один за другим)
5. Загрузите свой код с помощью нажатие Ctrl + U или Sketch > Upload
6. Для отображения данных измерений вы можете использовать Serial Monitor, нажав Ctrl + Shift + M (убедитесь, что скорость передачи данных 9600)
Результаты:
После загрузки кода отобразите данные с помощью Serial Monitor.Теперь попробуйте поставить объект перед датчиком и посмотреть результат измерения.
Например, вы можете использовать ручной рулеточный измеритель, чтобы измерить расстояние и сравнить его с расстоянием на последовательном мониторе. Если вы хотите отобразить его на ЖК-дисплее, вы можете следовать второй схеме подключения и загрузить приведенный ниже код.
Grove – Датчик времени полета (VL53L0X)
Grove – Time of Flight Distance Sensor – VL53L0X – это высокоскоростной, высокоточный и дальний датчик расстояния ToF на основе VL53L0X.
VL53L0X – это времяпролетный (ToF) модуль лазерной локации нового поколения, размещенный в самом маленьком корпусе на рынке сегодня, обеспечивающий точное измерение расстояния независимо от отражательной способности цели, в отличие от традиционных технологий. Он может измерять абсолютные расстояния до 2 м, устанавливая новый стандарт в диапазоне уровней производительности, открывая двери для различных новых приложений.
VL53L0X объединяет передовую матрицу SPAD (однофотонные лавинные диоды) и включает в себя запатентованную технологию ST второго поколения Flight SenseTM.
Излучатель VCSEL 940 нм VL53L0X (лазер с поверхностным излучением с вертикальной полостью) полностью невидим для человеческого глаза, в сочетании с внутренними физическими инфракрасными фильтрами он обеспечивает большие расстояния, более высокую невосприимчивость к окружающему свету и лучшую устойчивость к покрытию стекла. оптические перекрестные помехи.
Характеристики
Полностью интегрированный миниатюрный модуль
Быстрое и точное определение расстояния
Абсолютный диапазон измерения до 2 м
Сообщаемый диапазон не зависит от целевого коэффициента отражения
Расширенная встроенная оптическая компенсация перекрестных помех для упрощения выбора покровного стекла
Защита глаз
Простая интеграция
Конус исключения
Приложения
- Обнаружение пользователей для персональных компьютеров / ноутбуков / планшетов и Интернета вещей (энергосбережение)
- Обнаружение препятствий с помощью роботов (робототехника)
- Бытовая техника (обнаружение рук в автоматических смесителях, дозаторах мыла и т. Д.)
- Распознавание одномерных жестов
- Лазерный автофокус. Улучшает и ускоряет работу системы автофокусировки камеры, особенно в сложных сценах (низкий уровень освещенности, низкая контрастность) или в режиме видео с быстрым движением
Что такое роща?
Grove упрощает подключение, экспериментирование и упрощает процесс создания прототипов. Никаких перемычек или пайки не требуется. Мы разработали более 300 модулей Grove, охватывающих широкий спектр приложений, которые могут удовлетворить самые разные потребности.Это не только открытое оборудование, но и программное обеспечение с открытым исходным кодом.
Посетите наш блог. Что такое датчик времени полета и как работает датчик ToF? , чтобы узнать больше о технических принципах Time of Flight (ToF) и датчиков.
Модуль ультразвукового датчика расстояния HC-SR04
Используйте ультразвуковой датчик HC-SR04, чтобы робот воспринимал расстояние.
Этот популярный ультразвуковой датчик расстояния обеспечивает стабильные и точные измерения расстояния от 2 см до 450 см.Он имеет фокусировку менее 15 градусов и точность около 2 мм.
Этот датчик использует ультразвуковой звук для измерения расстояния, как летучие мыши и дельфины. Ультразвуковой звук имеет такую высокую высоту, что люди не могут его услышать. Этот конкретный датчик излучает ультразвуковой звук с частотой около 40 кГц. Датчик состоит из двух основных частей: преобразователя, создающего ультразвуковой звук, и другого, который отслеживает его эхо. Чтобы использовать этот датчик для измерения расстояния, мозг робота должен измерить количество времени, которое требуется для распространения ультразвукового звука.
Звук распространяется со скоростью примерно 340 метров в секунду. Это соответствует примерно 29,412 мкс (микросекунды) на сантиметр. Чтобы измерить расстояние, которое прошел звук, мы используем формулу: Distance = (Time x SpeedOfSound) / 2. В формуле стоит цифра «2», потому что звук должен перемещаться вперед и назад. Сначала звук уходит от датчика, а затем отскакивает от поверхности и возвращается обратно. Самый простой способ считать расстояние в сантиметрах – использовать формулу: Сантиметры = ((Микросекунды / 2) / 29).Например, если для отражения ультразвукового звука требуется 100 мкс (микросекунд), то расстояние составляет ((100/2) / 29) сантиметров или около 1,7 сантиметра.
Использование
Подключите контакты VCC и GND к источнику питания 5 В, контакт триггерного входа (Trig) к цифровому выходу и контакт эха (Echo) к цифровому входу микроконтроллера вашего робота. Подайте импульс на вывод триггера (Trig) в течение не менее 10 мкс (микросекунд), а затем дождитесь высокого уровня на выводе эха (Echo).Время, в течение которого вывод Echo остается на высоком уровне, соответствует расстоянию, которое прошел ультразвуковой звук. Чем быстрее реакция, тем ближе ваш робот к препятствию.
Мы рекомендуем библиотеку NewPing для использования этого датчика с вашим Arduino или совместимым.
Список литературы
Измерение расстояния с помощью датчика HC-SR04 • AranaCorp
Теги: Arduino, C / C ++, Программирование, ДатчикHC-SR04 – это ультразвуковой датчик, который измеряет расстояние с помощью ультразвуковых волн.Он использует тот же принцип, что и сонар, который отправляет звуковую волну и измеряет время между передачей и приемом ее эха.
Материал
- Компьютер
- Arduino UNO
- USB-кабель для подключения Arduino к компьютеру
- Ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04
Электропроводка
Код
Согласно техническим характеристикам датчика, HC-SR04 имеет диапазон от 2 до 400 см. Чтобы измерить расстояние, импульс длительностью 10 мкс должен быть отправлен на вывод триггера (по крайней мере, каждые 60 мсек), а длительность выходного импульса должна быть измерена от вывода эхо.Эта продолжительность, разделенная на 58, должна дать значение в сантиметрах. Полезной функцией для измерения длительности импульса является функция pulseIn ().
#define trigPin 3 #define echoPin 2 длинная дистанция; void setup () {
#define trigPin 3 #define echoPin 2 длинная дистанция; большая продолжительность; void setup () { Серийный . Начало (9600); pinMode (trigPin, ВЫХОД); pinMode (echoPin, ВХОД); } void loop () { расстояние = readUltrasonicSensor (); if (distance> = 400 || distance <= 0) { Серийный .println ("Неизвестное значение"); } еще { Серийный . Печать (дистанция); Серийный номер .println («см»); } delay (500); // задержка в миллисекундах } long readUltrasonicSensor () { // Отправляем импульс 10 мкс digitalWrite (trigPin, HIGH); delayMicroseconds (10); digitalWrite (trigPin, LOW); // Считываем длительность импульса duration = pulseIn (echoPin, HIGH); Серийный .println (продолжительность); // Преобразуем и вернем значение длительность возврата / 58; }
Н.B. В зависимости от того, где вы приобрели датчик и его версию, диапазон и значение преобразования могут немного отличаться. Проверьте характеристики вашего датчика.
Библиотека
Для упрощения кода вы можете создать или загрузить библиотеку SR04.h (автор: mrRobot62). Затем код можно переписать следующим образом:
#include "SR04.h" #define TRIG_PIN 3 #define ECHO_PIN 2 #define LOOPDELAY 1000 SR04 hcsr04 = SR04 (ECHO_PIN, TRIG_PIN); длинная дистанция; void setup () { Серийный . Начало (9600); задержка (LOOPDELAY); } void loop () { расстояние = hcsr04.Расстояние(); Серийный . Печать (дистанция); Серийный номер .println («см»); задержка (LOOPDELAY); }
Приложение
Источник
Найдите другие примеры и руководства в нашем автоматическом генераторе кода
Code Architect
Проекты Arduino: ультразвуковой датчик расстояния
В одном из наших предыдущих проектов Arduino мы использовали датчик HC-SR04, чтобы позволить роботу видеть препятствия во время движения и действовать соответствующим образом.HC-SR04 – очень популярный ультразвуковой датчик, и вам обязательно нужно научиться его использовать.
Этот проект будет разделен на две части. Мы хотим создать устройство, которое будет определять расстояние до движущегося объекта, передавать это расстояние в последовательный порт и отображать расстояние на ЖК-экране. И важно, чтобы расстояние было в метрах, чтобы мы могли легко его воспринять и понять.
Чтобы упростить проект, мы будем использовать ЖК-дисплей с преобразователем I2C, поэтому нам понадобится всего 4 кабеля для его подключения к Arduino.Нам также нужно будет добавить в скетч дополнительную библиотеку, но не беспокойтесь! легко скачать.
Ультразвуковой датчик расстояния
Вот необходимая деталь:
Начнем с простого. Как мы отображаем расстояние на последовательном порту?
Сначала необходимо выполнить подключения, как показано на схеме ниже. Нам пока не нужно добавлять ЖК-дисплей.
Вот как это должно выглядеть, очень просто, правда? всего 4 кабеля, плата Arduino Uno и ультразвуковой датчик.
Код
Вот что вы должны увидеть на последовательном порту.
Хорошо, половина проекта готова, теперь давайте добавим ЖК-дисплей, вот как вы должны его подключить.
Затем нужно скачать библиотеку. Вы можете скачать его из среды разработки Arduino. Просто откройте Sketch >> Включить библиотеку >> Управление библиотеками , а затем найдите LCD I2C .
Код, который мы должны загрузить, чем-то похож на первый, с той разницей, что на этот раз вместо отображения на последовательном интерфейсе мы отображаем значения на ЖК-дисплее.
И вот оно!
Очень веселый, простой и полезный проект. Я надеюсь, что после прочтения этого урока вы стали лучше. Не стесняйтесь показать мне, что вы смогли построить, в разделе комментариев ниже.
Вам также может понравиться:
Комплект модуля ультразвукового датчика расстояния ELEGOO (комплект из 5, HC-SR04) для Arduino и роботов – Официальный ELEGOO
- Ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04
- HC-SR04 состоит из ультразвукового передатчика, приемника и цепи управления.При срабатывании он посылает серию ультразвуковых импульсов 40 кГц и получает эхо от объекта.
- Источник питания: 5 В постоянного тока; ток покоя: менее 2 мА; эффективный угол: менее 15 °; расстояние: 2см500см; разрешение: 0,3 см ~
- Содержимое упаковки: 5 шт. HC-SR04 с маленьким подарком
ELEGOO Ультразвуковой датчик HC-SR04 – это устройство, которое может измерять расстояние до объекта с помощью звуковых волн. Он измеряет расстояние, посылая звуковую волну определенной частоты и прислушиваясь к отражению этой звуковой волны.Регистрируя время, прошедшее между генерируемой звуковой волной и отраженной звуковой волной, можно рассчитать расстояние между датчиком сонара и объектом.
Ультразвуковой датчик HC-SR04 отлично подходит для всех видов проектов, требующих измерения расстояний, например, избегания препятствий. HC-SR04 обеспечивает функцию бесконтактного измерения от 2 до 400 см, точность измерения может достигать 3 мм. В состав модулей входят ультразвуковые передатчики, приемники и схемы управления.
Принцип работы ультразвукового датчика Как видно из названия, ультразвуковые датчики измеряют расстояние с помощью ультразвуковых волн. Головка датчика излучает ультразвуковую волну и принимает волну, отраженную от цели. Ультразвуковые датчики измеряют расстояние до цели, измеряя время между излучением и приемом. Расстояние можно рассчитать по следующей формуле: Расстояние L = 1/2 × T × C, где L – расстояние, T – время между излучением и приемом, а C – скорость звука.(Значение умножается на 1/2, потому что T – это время для обратного пути.) | |
для проекта Arduino с ультразвуковым датчиком Ультразвуковой датчикElegoo HC-SR04 недорого и прост в использовании, поскольку мы будем использовать библиотеку, специально разработанную для этого датчика, которую можно загрузить с elegoo.com. Чтобы использовать его для проектов Arduino, вам понадобится плата контроллера ELEGOO UNO R3. | |
Технические условия
| |
Упаковка
|
Описание Ресурс Отзывы
sparkfun / HC-SR04_UltrasonicSensor: пример кода Arduino для ультразвукового датчика дальности HC-SR04.
GitHub – sparkfun / HC-SR04_UltrasonicSensor: пример кода Arduino для ультразвукового датчика дальности HC-SR04.Файлы
Постоянная ссылка Не удалось загрузить последнюю информацию о фиксации.Тип
Имя
Последнее сообщение фиксации
Время фиксации
)
Ультразвуковой датчик HC-SR04 (SEN-15569)
Это ультразвуковой датчик дальности HC-SR04.Этот экономичный датчик обеспечивает возможность бесконтактного измерения от 2 до 400 см с точностью измерения до 3 мм.
Содержимое репозитория
- / Прошивка – пример кода Arduino. Обязательно проверьте определения контактов и то, к чему вы подключаетесь.
Документация
- Руководство по подключению – Базовое подключение и пример проекта с использованием ультразвукового датчика. (Примечание: пример кода, используемый в этом руководстве, немного отличается от базового примера, используемого в этом репозитории GitHub.Обязательно проверьте определения контактов, если вы используете только ультразвуковой датчик.)
Версии продукта
- SEN-15569- Синий ультразвуковой датчик с кристаллом
- SEN-13959- Красный ультразвуковой датчик без кристалла
Информация о лицензии
Этот продукт с открытым исходным кодом !
Пожалуйста, просмотрите файл LICENSE.md для получения информации о лицензии.
Если у вас есть какие-либо вопросы или сомнения по поводу лицензирования, свяжитесь с techsupport @ sparkfun.com.
Распространяется как есть; гарантия не дается.
- Ваши друзья в SparkFun.
Около
Пример кода Arduino для ультразвукового датчика дальности HC-SR04.