Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Osprzęt kablowy
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Radar bliskiego zasięgu z czujnikiem na podczerwień

Kubald 09 Mar 2013 22:44 11982 6
  • Radar bliskiego zasięgu z czujnikiem na podczerwień

    Idea stworzenia tego typu urządzenia – radaru bliskiego zasięgu – pochodzi od jednego z uczniów w klasie autora. Celem projektu było stworzenie funkcjonalnego radaru na podczerwień. Urządzenie ma być użyte do określania odległości, z kątem widzenia wynoszącym 90 stopni. Zakres wykrywania wynosi zgrubnie 4-30 cm, 20-150 cm lub 1-5,5 m, w zależności od wybranego czujnika zbliżeniowego. Takie urządzenie może też zostać zintegrowane np. w system sterowania robotem i ułatwić mu poruszanie się w realnym świecie. Trudność budowy i stopień zaawansowania urządzenia autor określa jako średnie.

    Na poniższym nagraniu można zobaczyć dwa przykładowe (i, przy okazji, odrobinę komiczne) zastosowania prezentowanego urządzenia:

    Link


    Do budowy radaru potrzebny będzie między innymi mikroprocesor PIC18F452, 5 sztuk zatrzasków typu 74LS373, czujnik zbliżeniowy podczerwieni GP2D120, 36 diod LED, serwomechanizm i garść typowych elementów i sprzętu.

    Zastosowany układ 74HCT737 zawiera w swojej obudowie osiem trójstanowych zatrzasków flip-flop typu D. Oznacza to, że każdy taki układ jest w stanie przechowywać 8 bitów danych do momentu, aż pamięć nie zostanie wyczyszczona lub nie zostaną przekazane kolejne dane. Układ posiada dwa piny sterujące (LE i OE), 8 wejść (D0-D7) i 8 wyjść (Q0-Q7). Wejście OE pozwala na przekazanie wartości zapisanych w pamięci na wyjścia, a pin LE pozwala na zapisanie do pamięci nowych danych. Rozkład wyprowadzeń pokazano na poniższym rysunku.

    Radar bliskiego zasięgu z czujnikiem na podczerwień

    Schemat radaru widnieje poniżej. Układ posiada 4 główne funkcjonalności: możliwość programowania procesora bezpośrednio w urządzeniu, sterowanie serwomechanizmem, odczyt danych z czujnika zbliżeniowego na podczerwień, wyświetlanie wskazań za pomocą 36 diod LED.

    Radar bliskiego zasięgu z czujnikiem na podczerwień

    Układ zasilany jest z baterii 9V, przez stabilizator 7805 i kondensator filtrujący. Złącze programowania przyłączone jest bezpośrednio do pinów procesora, dla ochrony przed niewłaściwą polaryzacją zastosowano diodę prostowniczą. Czujnik zbliżeniowy na podczerwień „zajmuje” tylko jedno wyprowadzenie procesora – RA0, gdzie podawane jest napięcie przetwarzane przez wbudowany w procesor przetwornik A/D. Do sterowania diodami LED wykorzystane zostały układy 74HCT373, każdy z nich pozwala kontrolować 8 diod. Do każdego z układów przyłączona jest ta sama, 8-bitowa linia danych.

    Zasadę działania prezentuje także animacja zaprezentowana na stronie źródłowej. Czujnik zbliżeniowy na podczerwień generuje napięcie, analizowane przez mikroprocesor PIC, który to z kolei steruje wyświetlaczem zbudowanym na diodach LED.

    Układ pozwala na zastosowanie różnych czujników zbliżeniowych – zależność odległości od napięcia na wyjściu każdorazowo jest taka sama, więc będzie też tak samo interpretowana przez mikrokontroler, a rola użytkownika polega tylko na właściwym określeniu wartości wyświetlanej przez diody LED.

    Urządzenie zostało zamknięte w obudowie wyposażonej w otwory przeznaczone do mocowania diod LED stanowiących wyświetlacz.

    Poszczególne elementy zmontowano na płytce uniwersalnej z wykorzystaniem połączeń owijanych. Wyprowadzenia diod zostały dolutowane do płytki. Czujnik i serwomechanizm połączone są odpowiedniej długości kablem (2-4 m) z urządzeniem.

    Radar bliskiego zasięgu z czujnikiem na podczerwień

    Oprogramowanie dla mikrokontrolera ma za zadanie kontrolować serwomechanizm, sterować wyświetlaniem pomiaru na wyświetlaczu diodowym i odczytywać napięcie z czujnika zbliżeniowego na podczerwień. Serwomechanizm sterowany jest z wykorzystaniem timerów i przerwać procesora. Sygnał sterujący 50 Hz generowany jest przez dwa przerwania, co pozwala na wolne poruszanie zamontowanym na serwomechanizmie czujnikiem i ograniczenie wytwarzanego przez sam mechanizm hałasu. Sterowanie zatrzaskami odbywa się poprzez wystawianie danych na 8-bitową szynę i multipleksowanie układów 74LS373. Pomiar napięcia dokonywany jest we wbudowanym w procesor przetworniku A/C. Jako czujniki zbliżeniowe na podczerwień można wykorzystać układy GP2D120, GP2Y0A21YK lub GP2Y0A700K0F.

    Działanie układu może być sprawdzone w sposób pokazany na poniższym filmie. Jako obiektu odniesienia autor wykorzystał puszkę po napoju. Czujnik zbliżeniowy najlepiej wykrywa obiekty, które są białe.

    Link


    Możliwą modyfikacją jest m.in. zastosowanie czujników ultradźwiękowych, które mają zwykle lepszy zakres działania niż czujniki na podczerwień i są bardziej odporne na niekorzystne warunki środowiskowe.

    Na stronie źródłowej znaleźć można między innymi kod źródłowy dla procesora oraz szczegóły dotyczące montażu i wykonania obudowy.

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    Kubald
    Poziom 15  
    Offline 
    Specjalizuje się w: spektroskopia exafs/xanes, uc, it
    Kubald napisał 192 postów o ocenie 60, pomógł 0 razy. Mieszka w mieście Kraków. Jest z nami od 2004 roku.
  • Osprzęt kablowy
  • #2
    Madman07
    Poziom 19  
    Pomysł raczej nie nowy.
    Robiłem takie same coś na pracę inżynierską (którą za miesiąc będę bronił), tylko że użyłem serwa typu mini i czujnika ultradźwiękowego. Z doświadczenia wiem, że można odczyt przyśpieszyć - w moim przypadku dla 5 stref pełny cykl (tj. w lewo, w prawo) ogarniam w ciągu 800ms ;)
  • Osprzęt kablowy
  • #3
    KSX
    Poziom 19  
    Madman07 jakiego czujnika użyłeś w swojej konstrukcji (model/firma)?
  • #5
    Madman07
    Poziom 19  
    KSX napisał:
    Madman07 jakiego czujnika użyłeś w swojej konstrukcji (model/firma)?


    Jednego z tych popularnych, które to można tanio dostać na znanym serwisie aukcyjnym (wersja z osobnym nadajnikiem/odbiornikiem i 4-pinowym złączem).
  • #6
    Lazer
    Poziom 23  
    ... zamiast servo lepiej by działał układ ze skanera kodów kreskowych albo przerobiony moduł lasera z drukarki np. HP 5L. Zamiast katować servo wykorzystać można wirujące lustra właśnie z tych urządzeń. Przynajmniej by tak nie hałasowało :)
  • #7
    Madman07
    Poziom 19  
    Lazer napisał:
    ... zamiast servo lepiej by działał układ ze skanera kodów kreskowych albo przerobiony moduł lasera z drukarki np. HP 5L. Zamiast katować servo wykorzystać można wirujące lustra właśnie z tych urządzeń. Przynajmniej by tak nie hałasowało :)


    Ideałem jest dostanie tego laserowego modułu:

    Radar bliskiego zasięgu z czujnikiem na podczerwień

    Jego koszt to 30$, ale najpierw trzeba kupić odkurzaczza 400$...