Localizador de eco multiplexado: 6 pasos

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2025-01-23 14:39

Este instructivo describe cómo hacer un localizador de eco de "escaneo" usando un Arduino y cuatro sensores ultrasónicos multiplexados. No hay partes móviles.

La construcción es simple … todo lo que necesita es un cuchillo afilado, dos taladros, un soldador y una sierra para metales.

En teoría, se puede señalar la ubicación de hasta cuatro objetos. En la práctica, lo mejor que he logrado son tres.

El circuito y el código son puramente experimentales y se publican con la esperanza de que alguien los encuentre útiles.

Imagenes

• La foto 1 muestra el localizador de eco ensamblado.
• El video muestra el localizador de eco señalando la ubicación de dos objetos.

Paso 1: diagrama de cableado

La foto 1 muestra el diagrama de cableado del “localizador de eco de sensor cuádruple”.

Los sensores B1 y B2 se vuelven "pasivos" colocando varias capas de cinta adhesiva sobre los transductores de transmisión (T).

Esta cinta bloquea el sonido ultrasónico que de otro modo se emitiría.

Paso 2: Lista de piezas

La foto 1 muestra las piezas de mi localizador de eco de doble sensor. El localizador de eco de cuatro sensores que se describe en este artículo requiere dos sensores ultrasónicos más.

Las siguientes piezas se obtuvieron de

• 1 solo Arduino Uno R3 completo con cable USB
• 4 transductores ultrasónicos solamente HY-SRF05 o HC-SR04

Las siguientes partes se obtuvieron localmente:

• 1 solo tira de encabezado arduino macho
• 4 solo tiras de encabezado arduino hembra
• 2 solo piezas de chatarra de aluminio
• 2 solo pequeños trozos de madera
• 2 solo tornillos pequeños
• 6 solo bridas para cables
• Solo 12 longitudes de alambre recubierto de plástico (colores surtidos) [1]

Notas

[1]

La longitud total de los cables debe ser igual a la distancia deseada entre los sensores más una pequeña cantidad para soldar. Luego, los cables se trenzan para formar un cable.

Paso 3: teoría

El circuito se basa en mi "Localizador de eco de sensor dual". [1]

Localizador de eco de doble sensor

La foto 1 muestra el "área de detección" del localizador de eco anterior.

Las ecuaciones para este sensor se muestran en la foto 2.

Este localizador de eco de "sensor dual" funciona bien, pero requiere que ambos sensores se monten por debajo de la línea de base (es decir, se requiere una compensación) para evitar grandes "puntos muertos" que surgen del uso de transductores de haz estrecho.

Pero, ¿y si tal compensación no es posible?

Localizador de eco de sensor cuádruple

Se me ocurrió que estos “puntos muertos”, y el “offset”, podrían eliminarse si cuadruplicamos el número de áreas de detección duplicando el número de sensores como se muestra en la foto 3.

El cambio rápido (multiplexación) entre las cuatro posibles combinaciones de sensores crea efectivamente un rayo giratorio (foto 3). Se cubre toda el área y se elimina el "desplazamiento".

Aún mejor… ¡se pueden usar las mismas ecuaciones (foto 2)!

En teoría, este localizador de eco de "cuatro sensores":

• puede detectar hasta cuatro objetos. [2]
• no tiene "puntos muertos"
• no requiere compensación

Resultados

El concepto funciona, ya que se pueden detectar múltiples objetos, pero todavía quedan pequeños "puntos muertos" ya que los anchos de haz estrechos no iluminan completamente el área objetivo cuando el desplazamiento es cero. [3]

Notas

[1]

Consulte https://www.instructables.com/id/Dual-Sensor-Echo… para obtener una explicación y fórmulas completas.

[2]

Cuatro objetos asume:

• un ancho de haz de 45 grados.
• no "sombreado" de un objeto por otro

[3]

Seis sensores montados a intervalos de 30 grados deberían eliminar por completo los "puntos muertos"

Paso 4: Construcción

Imágenes:

• foto 1: soportes de montaje
• foto 2: vista frontal
• foto 3: vista trasera
• foto 4: vista superior

Soportes de montaje

Se hicieron dos soportes de montaje con una lámina de aluminio de calibre 18 utilizando el método descrito en mi instructable

Utilice una sierra para metales o tijeras para hojalata para hacer un corte de 30 mm desde un borde hasta la línea de pliegue de 45 grados. Ahora "marque" ambos lados de la línea central desde el corte de sierra hasta la base y luego "mueva" la sección no deseada hasta que se suelte.

Las dimensiones de mis soportes se muestran en la foto 1.

Tomas de sensor

Los enchufes de sensor se han fabricado a partir de enchufes de encabezado Arduino estándar.

Se han extraído todos los pasadores no deseados y se ha perforado un orificio de 3 mm a través del plástico.

Al soldar las conexiones, tenga cuidado de no cortocircuitar los cables con el soporte de aluminio.

Alivios de tensión

Un pequeño trozo de tubo termorretráctil en cada extremo del cable evita que los cables se desenreden.

Se han utilizado bridas para evitar el movimiento no deseado de los cables.

Paso 5: instalación del software

Instale el siguiente código en este orden:

IDE de Arduino

Descargue e instale Arduino IDE (entorno de desarrollo integrado) desde https://www.arduino.cc/en/main/software si aún no está instalado.

Procesamiento 3

Descargue e instale Processing 3 desde

Localizador de eco de cuatro sensores

Copie el contenido del archivo adjunto, "quad_sensor _echo_locator.ino", en un "boceto" de Arduino, guárdelo y luego cárguelo en su Arduino Uno R3.

Cierre el Ardino IDE pero deje el cable USB conectado.

Pantalla de sensor cuádruple

Copie el contenido del archivo adjunto, "quad_sensor_echo_locator.pde" en un "Sketch" de procesamiento.

Ahora haga clic en el botón "Ejecutar" de la parte superior izquierda … debería aparecer una pantalla gráfica en su pantalla.

Solución de problemas

El procesamiento se quejará si es necesario cambiar el [número] asociado con su puerto COM, pero antes de hacerlo, mostrará una lista de puertos "COM" disponibles, cada uno con un [número] entre corchetes.

Simplemente reemplace el [0] en la siguiente línea de código con uno de estos números:

myPort = new Serial (this, Serial.list () [0], Baud_rate);

Pruebe cada uno a su vez … uno de ellos funcionará.

Paso 6: prueba

Conecte el cable USB Arduino a su PC y ejecute "dual_sensor_echo_locator.pde" haciendo clic en el botón de ejecución "superior izquierda" en su Processing 3 IDE (entorno de desarrollo integrado).

Los números, separados por una coma, deberían comenzar a fluir por la pantalla como se muestra en la foto 1.

El último número es la zona … los otros dos números son las distancias del sensor A1 / A2 y del sensor B1 / B2.

Aparecerá un punto rojo (intermitente) en la pantalla cada vez que se detecte un objeto dentro del área objetivo. También aparecerán datos adicionales una vez que los sensores hayan localizado un objeto (foto 2).

Mensaje de error al inicio

Es posible que reciba un mensaje de error al iniciar.

Si es así, cambie el [0] en la línea 85 de la foto 1 para que coincida con el número asociado con su puerto "COM".

Es posible que se enumeren varios puertos "COM" dependiendo de su sistema. Uno de los números funcionará.

En la foto 1, el número [0] está asociado con mi "COM4".

Colocando sus sensores

Separe sus sensores a 100 cm de distancia con el objetivo a 80 cm … 100 cm al frente.

Gire ambos sensores lentamente hacia la esquina diagonalmente opuesta de un cuadrado imaginario de 1 metro.

A medida que gira los sensores, encontrará una posición en la que aparece un punto rojo parpadeante en la pantalla gráfica.

La siguiente información aparecerá una vez que se detecte un objeto:

• zona
• distancia1
• distancia2
• base
• semiperímetro
• zona
• Coordenada X
• Coordinar

Imagenes

Foto 1: Sin objetos… todas las distancias quedan fuera del área de detección.

Foto 2: Se ha encontrado un objeto en la "Zona 3"

Haga clic aquí para ver mis otros instructivos.