Takaisin



ULTRAÄÄNI TUTKA - 12.04.2013


Kuva 1.
Tuli hankittua HC-SR04 ultraäänisensori testattavaksi Arduinolle. Tarkoituksena oli tutustua kyseiseen anturiin ja kokeilla mitä kaikkea sillä saisi tehdyksi.

Anturi tarvitsee toimiakseen +5 voltin käyttöjännitteen. Lisäksi Anturi sisältää tulon trig-pulssia varten ja echo-lähdön. Echo-lähtöön anturi syöttää mittaustuloksen pulssinpituutena.

Eli anturin eteen laitettaessa esine, voidaan esineen etäisyys laskea Anturin echo-lähtöön tulevasta pulssin pituudesta.

Tarkempia tietoja kyseisestä anturista kiinnostuneille löytyy alla olevasta linkistä anturin-datalehteen.

Arduinoon kyseisen anturin sai liitettyä varsin helposti ja lisäksi liitin oskilloskoopin anturin-echo lähdön ja Arduinon väliin.

Arduinon lähettäessä trig-pulsseja anturille mittasin oskilloskoopilla paluu pulssin leveyttä ja hioin ohjelmaa kuntoon, jotta sain ohjelmoimani pulssinpituuslaskenta ohjelman toimimaan mahdollisimman hyvin ja laskemaan tarkasti Arduinossa.

Joten ensimmäisenä ohjelmana syntyi yksinkertainen etäisyysmittari, joka tulosti mittaustiedon sarjaporttiin. Lisäksi ohjelma sytytti ledin jos este tuli liian lähelle anturia.

Ja tästä se ajatus jalostui pääsiäisviikonlopun edetessä...

ANTURIT:

HC-SR04 datalehti
CMPS03 datalehti


Kuva 2.

Kuvassa 2 on esitelty ultraäänisensori Arduinon kanssa.


Kuva 3.

Kuvassa 3 on menossa Arduinon avulla rakennetun etäisyysmittarin testailua. Arduino lähetteli mittaustietoja sarjaporttia pitkin tietokoneelle. Samalla tutkittiin vähän mittaustarkkuutta viivoittimen avulla.


Kuva 4.

Kuvassa 4 hahmotetaan ultraäänianturin toimintaa viemällä mitattavaa kohdetta kauemmaksi anturista ja oskilloskooppi kuvasta on nähtävissä pulssinpituus, joka kasvaa mitattavan kohteen liikkuessa kauemmaksi. Vastaavasti kuvassa 5 on nähtävissä pulssinpituuden pienentyminen kohteen liikkuessa lähemmäksi anturia.


Kuva 5.



Kuva 6.

Kuvassa 6 on nähtävissä sarjaportista vastaanotettua dataa, jota Arduino lähettää tulkittuaan ultraääni anturin mittaustuloksen.


Kuva 7.

Kyseinen ultraäänisensori on sopivan kokoinen laitettavaksi askelmoottorin pyöritettäväksi. Tästä se ajatus, sitten lähti ja päädyin kokeilemaan myös miljoonalaatikkooni unohtuneen kompassimoduulin toimintaa myös Arduinon avulla. Tein ohjelman mikä lukee kompassimoduulin arvoja ja lisäsin tämän ohjelmanpätkän tekemääni ultraäänisensorin ohjelmaan.

Laitettaessa vielä kompassimoduuli ja ultraääni sensori askelmoottorin pyöritettäväksi olisi mahdollista rakentaa pieni ultraäänitutka. Tätä varten Arduino tarvitsisi vielä askelmoottorin ohjauksen ohjelmaansa.

Tuo moottorin ohjaus onnistuisi helposti ja itseltäni löytyy askelmoottorin ohjauskortti ja valmiita ohjelmia myös askelmoottorin pyörittelyyn, joten päätin keskittyä enemmän ohjelmoimaan Visualbasic:llä käyttöliittymää ultraäänitutkalle ja testaamaan ohjelman ja Arduinon välistä kommunikaatioita.

Arduinon ohjelmaa muutin hiukan ja tein sinne pienen demo-ohjelman toiminnan testausta varten. Tietokoneella pyörivän Vb.net ohjelman käskiessä Arduinoa kääntämään askelmoottoria ja mittamaan niin arduino lähettää paluuviestinä kompassianturin ja ultraäänianturin mittaustulokset. Mittausviesti on nähtävissä kuvassa 9. Tämän jälkeen Vb.net tulostaa näytölle mittaustuloksen viivana. Tämä on nähtävissä kuvassa 10.


Kuva 8.

Kuvassa 8 on näkyvissä kompassianturin mittausviesti.


Kuva 9.

Kuvassa 9 on näkyvissä ultraäänitutkan lähettämän viestin testausta. Arduino vastasi Realterm ohjelmalle mittausviestillä lähetettäessä t-kirjain sarjaporttia pitkin.


Kuva 10.

Kuvassa 10 on nähtävissä tekemäni Vb.net ohjelma, joka näytti Arduinoon ohjelmoidun demo-ohjelman lähettämiä mittaustuloksia näytöllä.

Ohjelman näytön resoluutio on: 1 pikseli = 1cm.

Ohjelma on vielä aika kehitysasteella, mutta ohjelman perustoiminta tuli testattua. Ohjelma kaipaa monia parannuksia.

Mietittävä käyttöliittymän värejä ja etäisyys ympyrät olisi tarkoitus lisätä ja mitattu kohde tulisi näyttää pieninä pisteinä näytöllä. Lisäksi viritellä askelmoottoriin tarvittavat kiinnitykset ultraääni- ja kompassianturille. Sadepäiviä odotellessa eiköhän tämäkin projekti jalostu vielä.

©MikaWeb