V tem članku pa se bomo navezovali na predhodni članek, saj tudi senzor oddaljenosti podaja merilne vrednosti v obliki časovnega trajanja logične 1. Dodatno k temu bomo uporabili LCD zaslon za izpisovanje oddaljenosti predmetov od ultrazvočnega merilnika. Demonstracijo delovanja ultrazvočnih merilnikov razdalje bomo izvedli z dvema takšnima senzorjema, in sicer bosta medsebojno postavljena pravokotno.

Merjenje oddaljenosti z ultrazvočnimi senzorji

V prejšnji številki revije Svet Elektronike smo predstavili uporabo merilnega senzorja DHT11, senzorja relativne vlažnosti in temperature. Rezultate meritev smo izpisovali na LCD zaslonu, ki smo ga dodobra predstavili v predhodnih številkah omenjene revije. Senzor temperature in relativne vlažnosti pošilja podatke po enojni podatkovni liniji, kjer je potrebno iz časovnega trajanja logične 0 ali 1 določiti vrednosti posameznih bitov.

Predstavitev senzorja

Ultrazvočni merilnik razdalje HC-SR04 [1] uporablja sonar za merjenje oddaljenosti, podobno kot se v živalskem svetu orientirajo netopirji in delfini. Senzor omogoča brezkontaktno merjenje razdalje v intervalu med 2 – 400 cm, kjer lahko dosežemo ločljivost tudi do 3 mm. Na modulu sta integrirana ultrazvočni oddajnik in sprejemnik, ki ju spremlja krmilno vezje. Slika 1 prikazuje senzor, ki ga bomo uporabili za potrebe tega projekta s pripadajočim kotom zaznave. Par senzorjev je na voljo za $3.50, in sicer na naslovu [2].

Ultrazvočni senzor ima 4 priključne pine (Slika 1), in sicer je prvi pin VCC (na sliki od leve proti desni), ki ga povežemo na napajalno napetost 5 V. Trig pin služi za proženje meritve, medtem ko se rezultat merjenja oddaljenosti pojavi na Echo pinu. Zadnji oz. četrti pin GND povežemo na skupno maso razvojne plošče. Tokovna poraba senzorja v mirovanju je manjša od 2 mA, medtem ko je optimalni kot zajema okoli 15°.

Strojna oprema

Pri strojni opremi smo, kot smo že povedali v uvodu, namestili dva identična ultrazvočna merilnika oddaljenosti, in sicer smo senzorja postavili v spodnji desni kot proto-plošče (Slika 2). Na ta način lahko bralec preveri, kaj se dogaja oz. izmeri, ko preide mobilni robot v oglati rob. Slika 3 pa prikazuje fizično povezavo senzorja z vhodno-izhodnimi pini razvojne plošče.

Komunikacija s senzorjem

Slika 4 prikazuje časovni diagram komunikacije med senzorjem in razvojno ploščo. Ultrazvočni senzor deluje na sledeči način, in sicer se meritev sproži z višjim napetostnim nivojem (logična 1) trajanja 10 µs na Trig pinu, kar naznani senzorju, da želimo izvesti meritev oddaljenosti do ovire. Modul nato preko oddajnika odda osem 40 kHz pulzov in prične zaznavati ali dobi kakršen koli odziv na poslane pulze. Če dobi povratni signal, potem je časovna dolžina logične 1 na Echo pinu proporcionalna dejanskemu času potovanja od senzorja do objekta in nazaj. Torej, dolžino izračunamo po formuli: razdalja = (trajanje pulza na Echo pinu × hitrost zvoka) / 2.

Celotni članek

STM32F4-Discovery – Od začetnika do poznavalca (6)

2014_SE215_29