Урок за ултразвуков далекомер с Arduino & LCD: 5 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:53

Много хора са създали инструкции за това как да използвате Arduino Uno с ултразвуков сензор, а понякога и с LCD екран. Винаги съм откривал обаче, че тези други инструкции често прескачат стъпки, които не са очевидни за начинаещите. В резултат на това се опитах да създам урок, който включва всички възможни детайли, така че други начинаещи да се надяват да се поучат от него.

Първо използвах Arduino UNO, но открих, че е малко голям за целта. След това разгледах Arduino Nano. Тази малка дъска предлага почти всичко, което прави UNO, но с много по -малък отпечатък. С известно маневриране го накарах да се побере на същата схема като LCD, ултразвуковия сензор и различните проводници, резистори и потенциометъра.

Получената конструкция е напълно функционална и е добра стъпка към по -постоянна настройка. Реших да направя първия си инструктор, който да документира този процес и, надявам се, да помогна на други, които искат да направят същото. Където е възможно, посочих откъде съм взел информацията си и също така се опитах да вкарам възможно най -много подкрепяща документация в скицата, за да позволя на всеки, който я прочете, да разбере какво се случва.

Стъпка 1: Части, които ще ви трябват

Има само няколко части, от които се нуждаете и за щастие те са много евтини.

1 - Пълноразмерна дъска (830 пина)

1 - Arduino Nano (с монтирани щифтове от двете страни)

1 - HC -SRO4 ултразвуков сензор

1 - 16x2 LCD дисплей (с инсталирана единична заглавка). ЗАБЕЛЕЖКА: не се нуждаете от по -скъпата I2C версия на този модул. Можем да работим директно с 16 -пиновия "основен" модул

Потенциометър 1 - 10 K

1 - Баластен резистор за използване с LED подсветка за 16x2 (обикновено 100 Ohm - 220 Ohm, открих, че 48 Ohm резистор работи най -добре за мен)

Резистор за ограничаване на натоварването 1 -1K Ohm -за използване с HC -SR04

Кабелни платки в различни дължини и цветове.

ОПЦИЯ - Захранване на платка - Модул за захранване, който се свързва директно към платката, което ви позволява да бъдете по -преносими, вместо да оставате вързани към компютър или да захранвате системата чрез Arduino Nano.

1 - компютър/ лаптоп за програмиране на вашия Arduino Nano - Забележка Може да се нуждаете и от CH340 драйвери, за да позволите на вашия компютър с Windows да се свърже правилно с Arduino Nano. Изтеглете драйвери ТУК

1 - Интегрирана среда за развитие на Arduino (IDE) - Изтеглете IDE ТУК

Стъпка 2: Инсталирайте IDE След това CH340 драйвери

Ако все още нямате инсталирани драйвери IDE или CH340, продължете с тази стъпка

1) Изтеглете IDE от ТУК.

2) Подробни инструкции за това как да инсталирате IDE можете да намерите на уеб сайта на Arduino ТУК

3) Изтеглете CH340 Serial драйвери от ТУК.

4) Подробни инструкции как да инсталирате драйверите можете да намерите ТУК.

Вашата софтуерна среда вече е актуална

Стъпка 3: Поставяне на компоненти

Дори макет в пълен размер има само ограничено пространство и този проект го извежда до краен предел.

1) Ако използвате захранване за макет, свържете го първо в най -десните щифтове на вашата дъска

2) Инсталирайте Arduino Nano, като USB портът е обърнат вдясно

3) Инсталирайте LCD дисплея в горната част на макета (Вижте изображенията)

4) Инсталирайте HC-SR04 и потенциометъра. Оставете място за проводниците и резисторите, които те ще изискват.

5) Въз основа на диаграмата на Fritzing свържете всички проводници на макета. Обърнете внимание и на поставянето на 2 -те резистора на дъската. - Добавих Fritzing FZZ файл, който можете да изтеглите, ако се интересувате.

6) Ако НЕ използвате захранващо устройство за платка, уверете се, че имате джъмпери, работещи от земята и +V линия в "долната част" на дъската, преминаваща към съответстващите линии в "отгоре", за да сте сигурни, че всичко е заземено и захранвани.

За тази конфигурация се опитах да поддържам щифтовете от LCD и щифтовете на Arduino в последователност, за да направя нещата възможно най-прости (D7-D4 на LCD се свързва с D7-D4 на Nano). Това също ми позволи да използвам много чиста диаграма, за да покажа окабеляването.

Докато много сайтове изискват 220 омов резистор за защита на LCD подсветката на дисплея 2x20, установих, че това е твърде високо в моя случай. Опитах няколко прогресивно по -малки стойности, докато не намерих една, която работи добре за мен. В този случай работи с 48 омов резистор (това е, което се показва като на моя омметър). Трябва да започнете с 220 ома и да работите само ако LCD не е достатъчно ярък.

Потенциометърът се използва за регулиране на контраста на LCD дисплея, така че може да се наложи да използвате малка отвертка, за да завъртите вътрешното гнездо в най -подходящото за вас положение.

Стъпка 4: Скицата на Arduino

Използвах няколко източника като вдъхновение за моята скица, но всички те изискват значителни промени. Аз също се опитах да коментирам изцяло кода, така че да е ясно защо всяка стъпка се изпълнява така, както е. Вярвам, че коментарите превъзхождат действително инструкциите за кодиране със справедлив процент !!!

Най -интересната част от тази скица за мен се върти около ултразвуковия сензор. HC-SR04 е много евтин (по-малко от 1 щатски или канадски долара на Ali Express). Също така е доста точен за този тип проекти.

На сензора има 2 кръгли „очи“, но всеки от тях има различно предназначение. Единият е излъчвател на звук, другият е приемникът. Когато щифтът TRIG е настроен на HIGH, се изпраща импулс. PIN на ECHO ще върне стойност в милисекунди, която е общото забавяне между изпращането на импулса и получаването му. В скрипта има някои прости формули, които помагат за преобразуването на милисекунди в сантиметри или инчове. Не забравяйте, че върнатото време трябва да се съкрати наполовина, защото импулсът отива към обекта и след това се ВРЪЩА, покривайки разстоянието два пъти.

За повече подробности относно начина на работа на ултразвуковия сензор силно препоръчвам урока на Деян Неделковски в Howtomechatronics. Той има отлично видео и диаграми, обясняващи концепцията много по -добре от мен!

ЗАБЕЛЕЖКА: Скоростта на звука не е постоянна. Тя варира в зависимост от температурата и налягането. Много интересно разширение на този проект би добавило сензор за температура и налягане, за да компенсира "дрейфа". Дал съм няколко проби за алтернативни температури като отправна точка, ако искате да направите следващата стъпка!

Интернет източник, който е прекарал много време в проучване на тези сензори, е намерил тези стойности. Препоръчвам канала You Tube на Andreas Spiess за различни интересни видеоклипове. Извадих тези стойности от една от тях.

// 340 M/sec е скоростта на звука при 15 ° C (0,034 CM/Sec) // 331,5 M/sec е скоростта на звука при 0 ° C (0,0331,5 CM/Sec)

// 343 M/Sec е скоростта на звука при 20 ° C (0.0343 CM/Sec)

// 346 M/Sec е скоростта на звука при 25 ° C (0.0346 CM/Sec)

LCD дисплеят е малко предизвикателство, само защото изисква толкова много щифтове (6!), За да го контролирате. Предимството е, че тази основна версия на LCD дисплея също е много евтина. Лесно мога да го намеря в Aliexpress за по -малко от 2 канадски долара.

За щастие, след като го свържете, контролът му е много прав. Изчиствате го, след това задавате къде искате да изведете текста си, след което издавате поредица от команди LCD. PRINT, за да избутате текста и цифрите на екрана. Открих страхотен урок по този въпрос от Васко Фераз на адрес vascoferraz.com. Промених оформлението на щифтовете му, за да стане по -ясно за начинаещ (като мен!).

Стъпка 5: Заключение

Не се преструвам, че съм нито електроинженер, нито професионален кодер. (Първоначално се научих да правя програмиране още през 70 -те години!). Поради това намирам цялото пространство на Arduino за изключително освобождаващо. Аз, само с основни познания, мога да започна със смислени експерименти. Създаване на неща, които действително работят и показват достатъчно полезност в реалния свят, че дори съпругата ми казва „Готино!“.

Както всички ние, използвам ресурсите, достъпни за мен от интернет, за да се науча как да правя неща, след което ги свързвам, за да се надявам да направя нещо полезно. Направих всичко по силите си да кредитирам тези източници в тази таблица и в моята скица.

По пътя вярвам, че мога да помогна на други, които също започват своето учебно пътешествие. Надявам се да намерите това за полезен инструктор и приветствам всякакви коментари или въпроси, които може да имате.