Localizador de eco multiplexado: 6 etapas

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-23 15:03

Este instrutível descreve como fazer um localizador de eco de “varredura” usando um Arduino e quatro sensores ultrassônicos multiplexados. Não existem peças móveis.

A construção é simples … tudo o que você precisa é de uma faca afiada, duas brocas, um ferro de solda e uma serra.

Em teoria, a localização de até quatro objetos pode ser apontada com precisão. Na prática, o melhor que consegui é três.

O circuito e o código são puramente experimentais e são publicados na esperança de que alguém os considere úteis.

Imagens

• A foto 1 mostra o localizador de eco montado.
• O vídeo mostra o localizador de eco apontando a localização de dois objetos

Etapa 1: Diagrama de fiação

A foto 1 mostra o diagrama de fiação para o “localizador de eco do sensor quad”.

Os sensores B1 e B2 são tornados "passivos" colocando várias camadas de fita adesiva sobre os transdutores de transmissão (T).

Essa fita bloqueia o som ultrassônico que, de outra forma, seria emitido.

Etapa 2: Lista de peças

A foto 1 mostra as peças do meu localizador de eco de sensor duplo. O localizador de eco de sensor quad descrito neste artigo requer mais dois sensores ultrassônicos.

As seguintes partes foram obtidas em

• 1 apenas Arduino Uno R3 completo com cabo USB
• 4 apenas HY-SRF05 ou HC-SR04, transdutores ultrassônicos

As seguintes peças foram obtidas localmente:

• 1 única faixa de cabeçalho arduino masculino
• 4 tiras de cabeçalho arduino apenas fêmeas
• 2 apenas pedaços de sucata de alumínio
• 2 apenas pequenos pedaços de madeira
• 2 apenas parafusos pequenos
• 6 apenas abraçadeiras
• 12 apenas comprimentos de fio revestido de plástico (cores sortidas) [1]

Notas

[1]

O comprimento total dos fios deve ser igual à distância desejada entre os sensores mais uma pequena quantidade para solda. Os fios são então trançados juntos para formar um cabo.

Etapa 3: Teoria

O circuito baseia-se no meu “Localizador de eco de sensor duplo”. [1]

Localizador de eco de sensor duplo

A foto 1 mostra a “área de detecção” para o localizador de eco acima.

As equações para este sensor são mostradas na foto 2.

Este localizador de eco de "sensor duplo" funciona bem, mas requer que ambos os sensores sejam montados abaixo da linha de base (ou seja, um deslocamento é necessário) para evitar grandes "pontos mortos" que surgem do uso de transdutores de feixe estreito.

Mas e se tal compensação não for possível?

Localizador de eco de sensor quádruplo

Ocorreu-me que esses “pontos mortos” e o “deslocamento” poderiam ser eliminados se quadruplicarmos o número de áreas de detecção, dobrando o número de sensores, conforme mostrado na foto 3.

Alternar rapidamente (multiplexação) entre as quatro combinações possíveis de sensores cria efetivamente um feixe giratório (foto 3). Toda a área é coberta e o “deslocamento” foi eliminado.

Melhor ainda … as mesmas equações (foto 2) podem ser usadas!

Em teoria, este localizador de eco "sensor quádruplo":

• pode detectar até quatro objetos. [2]
• não tem “pontos mortos”
• não requer compensação

Resultados

O conceito funciona, pois vários objetos podem ser detectados, mas pequenos “pontos mortos” ainda permanecem, pois as larguras de feixe estreitas não iluminam completamente a área alvo quando o deslocamento é zero. [3]

Notas

[1]

Consulte https://www.instructables.com/id/Dual-Sensor-Echo… para uma explicação completa e fórmulas.

[2]

Quatro objetos pressupõem:

• uma largura de feixe de 45 graus.
• sem "sombreamento" de um objeto por outro

[3]

Seis sensores montados em intervalos de 30 graus devem eliminar completamente os "pontos mortos"

Etapa 4: construção

Imagens:

• foto 1: suportes de montagem
• foto 2: vista frontal
• foto 3: retrovisor
• foto 4: vista superior

Suportes de montagem

Dois suportes de montagem foram feitos de folha de alumínio de calibre 18 usando o método descrito em meu

Use uma serra ou alicate para fazer um corte de 30 mm de uma borda até a linha de dobra de 45 graus. Agora “faça pontos” em ambos os lados da linha central, desde o corte da serra até a base, e “balance” a seção indesejada até que ela se solte.

As dimensões dos meus colchetes são mostradas na foto 1.

Soquetes de sensor

Os soquetes do sensor foram criados a partir dos soquetes do cabeçalho Arduino padrão.

Todos os pinos indesejados foram retirados e um orifício de 3 mm perfurado no plástico.

Ao soldar as conexões, tome cuidado para não causar curto-circuito nos fios no suporte de alumínio.

Alívio de tensões

Um pequeno pedaço de tubo termorretrátil em cada extremidade do cabo evita que os fios se desfiem.

Têm sido utilizadas braçadeiras para evitar o movimento indesejado do cabo.

Etapa 5: Instalação do software

Instale o seguinte código neste pedido:

IDE Arduino

Baixe e instale o Arduino IDE (ambiente de desenvolvimento integrado) em https://www.arduino.cc/en/main/software se ainda não estiver instalado.

Processando 3

Baixe e instale o Processing 3 em

Localizador de eco de sensor quádruplo

Copie o conteúdo do arquivo anexado, “quad_sensor _echo_locator.ino”, em um “esboço” do Arduino, salve e carregue-o em seu Arduino Uno R3.

Feche o IDE Ardino, mas deixe o cabo USB conectado.

Tela Quad Sensor

Copie o conteúdo do arquivo anexado, “quad_sensor_echo_locator.pde” em um “Sketch” de processamento.

Agora clique no botão superior esquerdo “Executar” … uma tela gráfica deve aparecer em sua tela.

Solução de problemas

O processamento reclamará se o [número] associado à sua porta COM precisar ser alterado, mas antes de fazer isso, ele exibirá uma lista de portas “COM” disponíveis, cada uma com um [número] entre colchetes.

Basta substituir o [0] na seguinte linha de código por um destes números:

myPort = new Serial (this, Serial.list () [0], Baud_rate);

Experimente um de cada vez … um deles funcionará.

Etapa 6: Teste

Conecte o cabo USB Arduino ao seu PC e execute “dual_sensor_echo_locator.pde” clicando no botão de execução “superior esquerdo” em seu IDE de processamento 3 (ambiente de desenvolvimento integrado).

Os números, separados por uma vírgula, devem começar a fluir para baixo na tela, conforme mostrado na foto1.

O último número é a zona… os outros dois números são as distâncias do sensor A1 / A2 e do sensor B1 / B2.

Um ponto vermelho (piscando) aparecerá na tela sempre que um objeto for detectado dentro da área de destino. Dados adicionais também aparecerão assim que os sensores localizarem um objeto (foto 2).

Mensagem de erro na inicialização

Você pode obter uma mensagem de erro na inicialização.

Nesse caso, altere o [0] na linha 85 da foto 1 para corresponder ao número associado à sua porta “COM”.

Várias portas “COM” podem ser listadas dependendo do seu sistema. Um dos números funcionará.

Na foto 1, o número [0] está associado ao meu “COM4”.

Posicionando seus sensores

Afaste os seus sensores 100 cm com o alvo 80 cm..100 cm à frente.

Gire ambos os sensores lentamente em direção ao canto diagonalmente oposto de um quadrado imaginário de 1 metro.

Ao girar os sensores, você encontrará uma posição em que um (s) ponto (s) vermelho (s) piscando aparece no visor gráfico.

As seguintes informações aparecerão assim que um objeto for detectado:

• zona
• distância1
• distância2
• linha de base
• semi-perímetro
• área
• Coordenada X
• Ycoordinate

Imagens

Foto 1: Sem objetos … todas as distâncias estão fora da área de detecção.

Foto 2: Um objeto foi encontrado na "Zona 3"

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