Sistem Pemosisian Berbasis Ultrasonik: 4 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Semua versi radar ultrasonik yang saya temukan untuk perangkat arduino (Arduino - Radar/Detektor Ultrasonik, Proyek Radar Ultrasonik Arduino) adalah radar yang sangat bagus tetapi semuanya "buta". Maksudku, radar mendeteksi sesuatu tapi apa yang dideteksinya?

Jadi saya mengusulkan diri untuk mengembangkan sistem yang mampu mendeteksi objek dan mengidentifikasinya. Dengan kata lain sistem penentuan posisi tanpa menggunakan perangkat GPS melainkan detektor ultrasonik.

Ini adalah hasil yang saya harap Anda suka.

Langkah 1: Bagaimana Cara Kerjanya?

Sistem penentuan posisi dibentuk oleh tiga stasiun sensor dengan detektor ultrasonik dan id_node 1, 2 dan 3 membentuk persegi panjang atau bujur sangkar yang menyapu sudut 90º dan di mana jarak antara mereka diketahui seperti yang ditunjukkan pada gambar 1.

const float jarakantara1dan2 = 60,0;

const float jarakantara2dan3 = 75.0;

Sensor ini mengukur jarak dan sudut objek lain dengan id_node lebih besar dari 3 yang juga memiliki detektor ultrasonik yang menyapu sudut 170 °.

Semuanya mengirim jarak, sudut yang diukur dan id_node ke stasiun master lain menggunakan komunikasi nirkabel untuk menganalisis, menghitung posisi objek menggunakan perhitungan trigonometri dan mengidentifikasinya.

Untuk menghindari gangguan, stasiun induk menyinkronkan semua detektor ultrasonik sedemikian rupa sehingga hanya satu detektor ultrasonik yang mengukur setiap saat.

Setelah itu dan menggunakan komunikasi serial stasiun master mengirimkan informasi (sudut, jarak, id_object) ke sketsa pemrosesan untuk memplot hasilnya.

Langkah 2: Cara Mengonfigurasi Tiga Stasiun Sensor dan Objek

Satu-satunya fungsi dari setiap stasiun sensor adalah untuk mendeteksi objek dan mengirimkan daftar jarak, sudut dan id node yang diukur ke stasiun master.

Jadi, Anda harus memperbarui jarak deteksi maksimum ("valid_max_distance") yang diizinkan dan jarak minimum ("valid_min_distance") (sentimeter) untuk meningkatkan deteksi dan membatasi zona deteksi:

int valid_max_distance = 80;

int valid_min_distance = 1;

Node id dari stasiun sensor ini ("this_node" dalam kode di bawah) adalah 1, 2 dan 3 dan node id dari stasiun master adalah 0.

const uint16_t this_node = 01; // Alamat node kita dalam format Oktal (Node01, Node02, Node03)

const uint16_t other_node = 00; //Alamat node master (Node00) dalam format Oktal

Setiap stasiun sensor menyapu dan sudut 100º ("max_angle" dalam kode di bawah)

#tentukan min_angle 0

#tentukan max_angle 100

Seperti di atas, satu-satunya fungsi objek adalah mendeteksi objek dan mengirimkan daftar jarak, sudut, dan id objek yang diukur ke stasiun induk. Id dari satu objek ("this_node" dalam kode di bawah) harus lebih besar dari 3.

Setiap objek menyapu dan sudut 170º dan seperti di atas, dimungkinkan untuk memperbarui jarak deteksi maksimum dan minimum.

const uint16_t this_node = 04; // Alamat node kita dalam format Oktal (Node04, Node05, …)

const uint16_t other_node = 00; // Alamat node master (Node00) dalam format Oktal int valid_max_distance = 80; int valid_min_distance = 1; #define min_angle 0 #define max_angle 170

Langkah 3: Cara Mengonfigurasi Stasiun Master

Fungsi stasiun master adalah untuk menerima transmisi stasiun sensor dan objek dan mengirim hasilnya menggunakan port serial ke sketsa pemrosesan untuk memplotnya. Selain itu, sinkronisasi semua objek dan tiga stasiun sensor sedemikian rupa sehingga hanya satu dari mereka yang mengukur setiap waktu untuk menghindari gangguan.

Pertama Anda harus memperbarui jarak (sentimeter) antara sensor 1 dan 2 dan jarak antara 2 dan 3.

const float jarakantara1dan2 = 60,0;

const float jarakantara2dan3 = 70.0;

Sketsa menghitung posisi objek dengan cara berikut:

• Untuk semua transmisi objek (id_node lebih besar dari 3) cari jarak yang sama di setiap transmisi sensor ultrasonik (id_node 1, 2 atau 3).
• Semua titik ini membentuk daftar "calon" (jarak, sudut, id_node) untuk menjadi posisi satu objek ("process_pointobject_with_pointssensor" dalam sketsa).
• Untuk setiap “calon” dari daftar sebelumnya, fungsi “candidate_selected_between_sensor2and3” menghitung dari sudut pandang sensor ultrasonik 2 dan 3 yang cocok dengan kondisi trigonometri berikut (lihat gambar 2 dan 3)

jarak floatfroms2 = sin(radian(sudut)) * jarak;

float distancefroms3 = cos(radian(angle_candidate)) * distance_candidate; // Kondisi trigonometri 1 abs(jarak dari 2 + jarak dari 3 - jarak antara 2 dan 3) <= float(max_diference_distance)

Seperti di atas, untuk setiap "calon" dari daftar sebelumnya, fungsi "candidate_selected_between_sensor1and2" menghitung dari sudut pandang sensor ultrasonik 1 dan 2 yang cocok dengan hubungan trigonometri berikut (lihat gambar 2 dan 3)

float distancefroms1 = sin(radian(angle)) * distance;float distancefroms2 = cos(radian(angle_candidate)) * distance_candidate; // Kondisi trigonometri 2 abs(jarak dari 1 + jarak dari 2 - jarak antara 1 dan 2) <= float(max_diference_distance)

Hanya kandidat (jarak, sudut, id_node) yang cocok dengan kondisi trigonometri 1 dan 2 yang diidentifikasi objek yang terdeteksi oleh stasiun sensor 1, 2 dan 3

Setelah itu hasilnya dikirim oleh stasiun master ke sketsa pemrosesan untuk diplot.

Langkah 4: Daftar Materi

Daftar bahan yang dibutuhkan untuk satu stasiun sensor atau satu objek adalah sebagai berikut:

• Papan nano
• Sensor ultrasonik
• Motor servo mikro
• Modul nirkabel NRF24L01
• Adaptor NRF24L01

dan daftar bahan untuk stasiun master adalah sebagai berikut:

• Papan nano
• Modul nirkabel NRF24L01
• Adaptor NRF24L01