Инфрачервен радар с Arduino: 6 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

В този малък проект бих искал да ви покажа как можете да създадете прост радар у дома с Arduino. В интернет има много подобни проекти, но всички те използват ултразвуков сензор за измерване на разстоянието. В този проект използвам инфрачервен сензор за измерване на разстоянието.

Моята цел е да създам много проста и евтина LIDAR система с нея и да внедря картографиращо устройство.

Консумативи

• Arduino (използвах Maple Mini)
• Сензор за рязко разстояние (използвах Sharp GP2Y0A02YK0F)
• Микро серво (9g)
• Платформа, проводници
• По избор: 4.7k резистор, 100nF кондензатор

Стъпка 1: Ултразвуков VS инфрачервен сензор

Основната разлика между ултразвукови и инфрачервени сензори за разстояние е, че ултразвуковият сензор измерва разстоянието в по -широк диапазон. Следователно той не е в състояние точно да определи позицията на препятствие. Това означава, че измерва разстоянието до най-близкия обект, който се намира в диапазон от ъгъл ~ +-30 °.

Разбира се, това не означава, че сензорът Sharp е по -добър. Понякога това свойство може да бъде много полезно (например използвано от дронове за измерване на височина от земята). Правилният избор зависи изцяло от изискванията на вашия проект.

Стъпка 2: Схеми

Създаването на връзка между части е много лесно. Изберете ШИМ изход и аналогов вход на вашата платка Arduino и свържете Servo и Sharp сензорите за разстояние към тези щифтове. За тази цел използвах следните щифтове:

• PA0: Аналогов вход за сензор за рязко разстояние
• PA9: ШИМ изход за серво

Понякога IR сензорът Sharp може да има шумен изход, затова трябва да поставите обикновен нискочестотен филтър върху него. Използвах 4.7k резистор и 100nF кондензатор, за да намаля шума на аналоговия щифт. Освен това също филтрирах измерената стойност в кода, като я прочетох няколко пъти и изчислих средната стойност.

Стъпка 3: Характеристика на сензора

За съжаление използваният инфрачервен сензор за разстояние има нелинейни характеристики. Това означава, че за да получите разстоянието, не е достатъчно да умножите измерената стойност на ADC с постоянна стойност и да добавите към нея друга постоянна стойност.

Въпреки че листът с данни на сензора предоставя характеристиката, предпочитам да го измервам сам в конкретния проект (може да зависи от използваното напрежение). За целта направих двойки от измерената стойност на ADC и разстояние за всеки 10 см. (Моят сензор успя да измери правилното разстояние от 12 см).

Използвах тези двойки в кода, за да получа правилното разстояние с линейна интерполация.

Ще намерите прост код на Arduino в края на документа, за да измерите стойността на ADC по време на характерното измерване.

Стъпка 4: Серийна комуникация

Използвах серийна комуникация, за да изпратя измерените стойности на ъгъл-разстояние до компютъра. Тъй като трябва да изпращам множество байтове и различен тип съобщения, проектирах прост комуникационен протокол.

Този протокол позволява дефиниране на различни типове съобщения по общ начин. В този проект използвах 2 типа съобщения:

• Параметри: Използва се за изпращане на параметри към компютърно приложение, определени на Arduino като максимално разстояние и брой препятствия в кръг.
• Препятствие: Използва се за изпращане на открито препятствие. Той се идентифицира по ъгъла на серво и измереното разстояние. Позицията x-y ще бъде изчислена от компютърно приложение.

Стъпка 5: Приложение Qt

За да комуникирам с Arduino и да нарисувам измерените точки като радар, направих компютърно приложение в Qt (C ++). Той получава някои параметри (дефинирани на Arduino) и измерените точки на разстоянието.

Можете също да изтеглите приложението и неговия изходен код.

Стъпка 6: Изходният код на Arduino

Можете да персонализирате някои параметри в горната част на кода с макроси.

Имайте предвид, че ако промените характеристиката на сензора за разстояние Sharp, трябва да промените стойностите на масива distAdcMap !

• InfraRadar.c: Код на радар. Копирайте и го поставете във вашия Arduino проект.
• InfraRadarMeasurement.c: Код за характеристично измерване. Копирайте и го поставете във вашия Arduino проект. Използвайте Serial Console, за да проверите ADC стойностите.