Progetto 18：Sensore a ultrasuoni
Progetto 18.1：Rilevamento della distanza ad ultrasuoni
1. Descrizione
Il sensore a ultrasuoni utilizza il sonar per determinare la distanza da un oggetto, come fanno i pipistrelli. Offre un’eccellente rilevazione della distanza senza contatto, con alta precisione e letture stabili in una soluzione facile da usare. Include moduli trasmettitore e ricevitore ultrasonici.
Il sensore a ultrasuoni viene impiegato in un’ampia gamma di progetti elettronici per la creazione di applicazioni di rilevamento ostacoli e misura della distanza, oltre a molte altre applicazioni.
Il modulo ultrasonico emetterà onde ultrasoniche dopo il segnale di trigger. Quando le onde ultrasoniche incontrano un oggetto e vengono riflesse, il modulo genera un segnale di eco, permettendo così di determinare la distanza dell’oggetto dal tempo di differenza tra il segnale di trigger (TRIG) e il segnale di eco (ECHO).
Come mostra l’immagine, è come due occhi. Uno è l’estremità trasmittente, l’altro è l’estremità ricevente.
Secondo lo schema di cablaggio soprastante, la porta integrata del modulo sensore ultrasonico è collegata alla porta 5V G P15 P16 sulla piastra base driver del motore micro:bit. Il pin Trig (T) è controllato da P15 del micro:bit e il pin Echo (E) è collegato a P16.
2. Principio di funzionamento
(1) Portare TRIG a livello basso, quindi generare un impulso alto di almeno 10 µs;
(2) Dopo il trigger, il modulo invierà automaticamente otto impulsi ultrasonici a 40 kHz e rileverà se c’è un ritorno del segnale;
(3) Se c’è un ritorno del segnale, quando ECHO (E) emette un livello alto, la durata del livello alto corrisponde al tempo dalla trasmissione alla ricezione delle onde ultrasoniche. Quindi distanza di test = durata del livello alto *340m/s*0.5.
3. Parametri
Tensione di esercizio: 3-5.5V (DC)
Corrente di esercizio: 15mA
Frequenza di lavoro: 40 kHz
Distanza massima di rilevamento: circa 3 m
Distanza minima di rilevamento: 2-3 cm
Precisione: fino a 0,2 cm
Angolo di rilevamento: inferiore a 15 gradi
Impulso di trigger in ingresso: 10 µs livello TTL
Segnale di eco in uscita: segnale di livello TTL (alto), proporzionale alla distanza
4. Preparazione
Inserire la scheda micro:bit nello slot del keyestudio 4WD Mecanum Robot Car V2.0
Inserire le batterie nel vano porta batterie
Portare l’interruttore di alimentazione su ON
Collegare il micro:bit al computer tramite cavo USB
Aprire la versione Web di Makecode
5. Codice di test
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6. Risultato del test
Scaricare il codice sul micro:bit, mantenere il cavo USB collegato e posizionare l’interruttore POWER su ON. Il valore della distanza verrà visualizzato sul monitor.
Il monitor mostra la distanza tra l’ostacolo e il sensore a ultrasuoni (come mostrato sotto).
Aprire CoolTerm, cliccare su Options per selezionare SerialPort. Impostare la porta COM e la velocità di trasmissione a 115200 baud (la velocità della comunicazione seriale USB del Micro:bit è 115200 nel test). Cliccare “OK” e “Connect”.
Il monitor seriale di CoolTerm visualizza il valore della distanza come segue:
Progetto 18.2：Evitamento con ultrasuoni
1. Descrizione
In questo progetto integreremo un sensore a ultrasuoni e un’auto per realizzare un’auto con comportamento di evitamento basato su ultrasuoni.
Il principio è rilevare la distanza tra l’auto e l’ostacolo tramite il sensore a ultrasuoni per controllare il movimento dell’auto intelligente.
2. Preparazione
Inserire la scheda micro:bit nello slot del keyestudio 4WD Mecanum Robot Car V2.0
Inserire le batterie nel vano porta batterie
Portare l’interruttore di alimentazione su ON
Collegare il micro:bit al computer tramite cavo USB
Aprire la versione Web di Makecode
3. Diagramma di flusso
4. Codice di test
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5. Risultato del test
Scaricare il codice sul micro:bit, accendere il dispositivo e posizionare l’interruttore POWER su ON. Quando la distanza dall’ostacolo è maggiore di 20 cm, l’auto avanza; altrimenti l’auto intelligente svolta a sinistra.
Progetto 18.3：Seguimento con ultrasuoni
1. Descrizione
Nella lezione precedente abbiamo appreso il principio base del sensore di line tracking. Ora combineremo il sensore a ultrasuoni con l’auto per realizzare un’auto follower a ultrasuoni.
Il sensore a ultrasuoni rileva la distanza dall’ostacolo e controlla lo stato di movimento dell’auto.
2. Preparazione
Inserire la scheda micro:bit nello slot del keyestudio 4WD Mecanum Robot Car V2.0
Inserire le batterie nel vano porta batterie
Portare l’interruttore di alimentazione su ON
Collegare il micro:bit al computer tramite cavo USB
Aprire la versione Web di Makecode
3. Diagramma di flusso
4. Codice di test
Fare clic su “JavaScript” per visualizzare il corrispondente codice JavaScript:
5. Risultato del test
Scaricare il codice sul micro:bit, posizionare l’interruttore POWER su ON sullo shield; l’auto intelligente sarà in grado di seguire l’ostacolo e muoversi.