Atstumo jutiklio valdymas

Ištrauka

LABORATORINIS DARBAS 
ATSTUMO JUTIKLIO VALDYMAS


Darbo tikslas:
Išmokti formuoti valdymo signalus, matuoti signalų trukmes.

Teorinė dalis:
Ultragarsiniai atstumo jutikliai išspinduliuoja aukšto dažnio garso impulsus. Mūsų ausys
šių signalų negirdi (nesu tikras dėl naminių gyvūnų). Ir laukia, kol šie signalai atsispindėję nuo
kliūties, sugrįš atgal. Mums belieka išsimatuoti kiek laiko užtruko signalo kelionė. Žinome, kad
garso greitis ore yra 331,5 m/s, kai oro temperatūra 0℃. Temperatūros įtakai įvertinti naudojame
tokią formulę: v[m/s]=331.5+0.6∙T[℃]. Tik nepamirškime, kad signalas nukeliauja dvigubą
atstumą t.y. iki kliūties ir atgal. Tokių jutiklių matuojamas atstumas – nuo kelių cm iki 3-5
metrų.
Lygiai tokiu pačiu principu veika atstumo matuokliai automobiliuose, kai mes
parkuojamės. Tik ten daugiau jutiklių (tipiškai po keturis priekyje ir keturis gale). Jie sumontuoti
į mažesnius korpusus ir kaip reikiant hermetizuoti. Šių jutiklių valdymo blokas būna salone, o
atstumas indikuojamas garsiniais signalais ir/arba skaičiais ekrane.
Matavimo procedūra yra paprasta. Mikrovaldiklis (MV) turi suformuoti impulsą (5
mikrosekundžių trukmės) GPIO išvade, kuris aktyvuoja matavimą. Tuomet jutiklis kitame išvade
(jei tai HC-SR04 jutiklis) arba tame pačiame išvade ( Parallax kompanijos PING jutiklis)
suformuoja impulsą, kurio trukmė yra proporcinga ultragarsinio signalo kelionės laikui.
Matavimo procedūra 3 pinų ThinkerCad jutikliui:
//impulso formavimas
1.GPIO piną S (mes jį taip vadinsime), prie kurio prijungtas jutiklio SIGNAL pinas
pervedame į išvedimo (OUTPUT) režimą.
2.Išvedame aukštą lygį į S piną, palaukiame 5 mikrosekundes,
3.Išvedame žemą lygį į S piną.
//impulso trukmės matavimas
4.Pervedame S piną į įvesties režimą (INPUT)
5.Laukiame kol pine S lygis iš žemo, pasikeis į aukštą lygį.
6.Užfiksuojame laiką t1 (naudokite funkciją micros()).
7.Laukiame kol S pino būsena pasikeis į žemą lygį.
8.Užfiksuojame laiką t2.
9.Impulso trukmė (tuo pačiu ultragarsinio signalo kelionės trukmė) bus t=t2-t1.
10.Įvertiname temperatūrą, garso greitį, laiką ir apskaičiuojame atstumą.
Programoje reikėtų numatyti atvejus, kuomet kliūtis nepasiekiama arba už matavimo
ribų.

Užduotis
NB. Užsirašykite atliekamus žingsnius ir pastabas.
1.Prijunkite ultragarsinį atstumo jutiklį (Ultrasonic Distance Sensor ) (3 pinų) prie
Arduino. GND ir POWER jutiklio pinus prijunkite prie Arduino GND ir 5V pinų, o
jutiklio Signal piną, prie bet kurio Arduino GPIO pino. Prie Signal linijos prijunkite
oscilografą (oscilloscope). Jame nustatykite 2 ms/langelį laiko ašį.
1 pav. Programos schema
2.Parašykite programą, kuri kas sekundę pamatuotų atstumą ir rezultatą centimetrais
išvestų į Serial Monitor langą. Virtualios TinkerCad aplinkos temperatūra – 25 °C.