Ультразвуковой датчик автоматического срабатывания для управления исполнительными механизмами

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК АВТОМАТИЧЕСКОГО СРАБАТЫВАНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМИ МЕХАНИЗМАМИ

AUTOMATIC ACTIVATION ULTRASONIC SENSOR FOR ACTUATOR CONTROL

УДК 621.3.082.4:681.587.2

Кривошапкин Александр Семенович, старший преподаватель, Северо-Восточный федеральный университет, г. Якутск

Ноев Егор Николаевич, бакалавриат, Северо-Восточный федеральный университет, г. Якутск

Krivoshapkin Alexander Semenovich, Senior Lecturer, North-Eastern Federal University, Yakutsk

e-mail: semenich.a@yandex.ru

Noev Egor Nikolaevich, Undergraduate Student, North-Eastern Federal University, Yakutsk

e-mail: noievv.2000@mail.ru

Аннотация

В данной научной статье исследуется проектирование и разработка ультразвукового датчика на основе микроконтроллера Arduino для измерения расстояния с целью управления исполнительными механизмами. В процессе исследования, вместо исполнительного механизма, используются два светодиода. В статье описывается принцип работы ультразвукового метода и преимущества его использования. Также предлагается проектирование схемы датчика с использованием микроконтроллера.  

Annotation

This scientific article focuses on the design and development of an ultrasonic sensor based on the Arduino microcontroller for measuring distance in order to control actuator mechanisms. During the study, two LEDs are used instead of the actuator mechanisms. The article describes the working principle of the ultrasonic method and its advantages. Additionally, the design of the sensor circuit using a microcontroller is proposed.

Ключевые слова: ультразвуковой, датчик расстояния, Arduino, микроконтроллер.

Keywords: ultrasonic, distance sensor, Arduino, microcontroller.

Современный мир не обходится без технологических разработок, обеспечивающих автоматизацию процессов и обеспечение безопасности в различных отраслях промышленности и повседневной жизни. Одним из важных элементов таких разработок являются датчики, способные измерять физические значения и передавать их исполнительным механизмам для дальнейшего управления.

Для создания ультразвукового датчика HC-SR04 расстояний было принято решение использовать распространенные, легко доступные и, что особенно важно, недорогие материалы и компоненты.

Прежде всего, было принято решение использовать наиболее доступный и недорогой ультразвуковой датчик расстояний HC-SR04. Вышеуказанный датчик имеет выходное напряжение 5 В. Работает в диапазоне от 3 см до 400 см, угол измерения составляет 30 градусов и имеет точность до ближайших 0,3 см[5].

[pic 1]

Рис. 1 – Внешний вид датчика измерения расстояния HC-SR04

В роли микроконтроллера, отвечающего за сбор данных с ультразвукового сенсора расстояний, был выбран Arduino Uno.

Arduino Uno контроллер построен на ATmega328 (техническое описание, pdf). Платформа имеет 14 цифровых вход/выходов (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 6 аналоговых входов, кварцевый генератор 16 МГц, разъем USB, силовой разъем, разъем ICSP и кнопку перезагрузки. Для работы необходимо подключить платформу к компьютеру посредством кабеля USB, либо подать питание при помощи адаптера AC/DC или батареи[2].

[pic 2] 

Рис. 2 - Arduino Uno

[pic 3]

Рис. 3 Принципиальная схема ультразвукового датчика на Arduino.

[pic 4]

Рис. 4 Общий вид.

Описание работы датчика.

[pic 5]

Рис. 5 Включение ультразвукового датчика.

Вместо исполнительного механизма установлено два светодиода. Зеленый светодиод отвечает за режим простоя исполнительного механизма. А красный светодиод отвечает за режим работы исполнительного механизма. Oled дисплей 128х64 выступает в качестве наглядного отображения расстояния, чтобы убедится что схема работает на установленных в скетче расстояниях. В практическом применении можно обойтись без него.