Здесь показаны различия между двумя версиями данной страницы.
arduino_01 [2019/06/26 15:19] golikov |
arduino_01 [2020/03/25 16:28] |
||
---|---|---|---|
Строка 1: | Строка 1: | ||
- | ====== Сканирование объекта с помощью УЗ дальномера. ====== | ||
- | |||
- | ===== Знакомство с ультразвуковым дальномером HC-SR04. ===== | ||
- | |||
- | Ультразвуковой дальномер HC-SR04 определяет расстояние до объектов с использованием ультразвука частотой 40 кГц. Таким же способом это делают летучие мыши и дельфины. Он излучает звук на частоте 40 кГц и слушает отраженное эхо. По времени движения звуковой волны туда и обратно рассчитывается расстояние до предмета. | ||
- | |||
- | На показания ультразвукового дальномера не влияет засветка от солнца и цвет предмета. Он позволяет обнаружить даже прозрачную поверхность предмета. Испытывает сложности с измерением расстояний до пушистых предметов. | ||
- | |||
- | {{:ultrasonic-sensor-pinout.png?400|}} | ||
- | |||
- | Конфигурация выводов дальномера HC-SR04 | ||
- | |||
- | {{:image_5.png?600|}} | ||
- | |||
- | Параметры HC-SR04 | ||
- | * Напряжение питания: 5 В | ||
- | * Потребление в режиме тишины: 2 мА | ||
- | * Потребление при работе: 15 мА | ||
- | * Диапазон измерения расстояний: от 5 до 400 см | ||
- | * Угол наблюдения: 30° | ||
- | |||
- | Для работы с ультразвуковым дальномером необходимо установить библиотеку Ultrasonic от разработчика Erick Simões. | ||
- | Откройте меню Инструменты и выберите раздел Управления библиотеками. | ||
- | |||
- | {{:image_1.png?500|}} | ||
- | |||
- | Введите в строку поиска слово «ultrasonic». | ||
- | |||
- | {{:image_2.png?400|}} | ||
- | |||
- | |||
- | Прокрутите перечень библиотек и найдите библиотеку Ultrasonic by Erick Simões | ||
- | |||
- | {{:image_3.png?300|}} | ||
- | |||
- | |||
- | Нажмите на кнопку Установки. | ||
- | |||
- | {{:image_4.png?100|}} | ||
- | |||
- | |||
- | Теперь можно открыть тестовый скетч в разделе меню Файл – Примеры – Ultrasonic и протестировать работу датчика. | ||
- | |||
- | |||
- | |||
- | |||
- | ===== Пример кода программы для Arduino ===== | ||
- | |||
- | |||
- | <file c Ultrasonic.ino> | ||
- | |||
- | #include <OrbicraftBus.h> | ||
- | #include <Ultrasonic.h> | ||
- | |||
- | * Module HR-SC04 (four pins) | ||
- | * --------------------- | ||
- | * | HC-SC04 | Arduino | | ||
- | * --------------------- | ||
- | * | Vcc | 5V | | ||
- | * | Trig | 6 | | ||
- | * | Echo | 7 | | ||
- | * | Gnd | GND | | ||
- | * --------------------- | ||
- | |||
- | Message msg; | ||
- | OrbicraftBus bus; | ||
- | Ultrasonic ultrasonic(6, 7); // подключаем HC-SR04 к пинам 6 (Trig) и 7 (Echo) | ||
- | int distance; | ||
- | int16_t msgSize = 0; | ||
- | |||
- | void setup() { | ||
- | Serial1.begin(9600); // задаем скорость обмена информацией по Serial1 !!! | ||
- | } | ||
- | |||
- | void loop() { | ||
- | distance = ultrasonic.read(); // считываем расстояние | ||
- | msgSize = bus.takeMessage(msg); // пробуем прочитать сообщение с помощью метода takeMessage | ||
- | | ||
- | if (msgSize > 0){ //если сообщение есть | ||
- | switch (msg.id){//в зависимости от идентификатора сообщения выполняем те или иные действия | ||
- | |||
- | // Рассмотрим случай с идентификатором 2 | ||
- | case 0x02:{ | ||
- | String data = String(distance); // записываем показания датчика расстояния в переменную data | ||
- | bus.sendMessage(bus.obcAddress, 0, data); // передаем содержимое переменной data на БКУ | ||
- | break; | ||
- | } | ||
- | } | ||
- | } | ||
- | } | ||
- | // Следующий блок кода необходимо всегда добавлять в конец программы | ||
- | // Функция вызывается автоматически и необходима для обработки сообщения | ||
- | void serialEvent2() { | ||
- | bus.serialEventProcess(); | ||
- | } | ||
- | </file> | ||
- | |||
- | ===== Пример кода программы для Орбикрафт ===== | ||
- | |||
- | <file c Scan.c> | ||
- | #include "libschsat.h" | ||
- | const float kd = 200.0; | ||
- | |||
- | // Временной шаг работы алгоритма, с | ||
- | const float time_step = 0.1; | ||
- | |||
- | // Целевая угловая скорость спутника, град/с. | ||
- | // Для режима стабилизации равна 0.0. | ||
- | const float omega_goal = 5.0; | ||
- | |||
- | // Номер маховика | ||
- | const int mtr_num = 1; | ||
- | |||
- | // Максимально допустимая скорость маховика, об/мин | ||
- | const int mtr_max_speed = 3000; | ||
- | |||
- | // Номер ДУС (датчика угловой скорости) | ||
- | const uint16_t hyr_num = 1; | ||
- | int16_t mtr_new_speed; | ||
- | int motor_new_speed_PD(int mtr_speed, int omega, float omega_goal){ | ||
- | /* Функция для определения новой скорости маховика. | ||
- | Новая скорость маховика складывается из | ||
- | текущей скорости маховика и приращения скорости. | ||
- | Приращение скорости пропорционально ошибке по углу и ошибке по угловой скорости. | ||
- | mtr_speed - текущая угловая скорость маховика, об/мин | ||
- | omega - текущая угловая скорость спутника, град/с | ||
- | omega_goal - целевая угловая скорость спутника, град/с | ||
- | mtr_new_speed - требуемая угловая скорость маховика, об/мин*/ | ||
- | |||
- | mtr_new_speed = (int)(mtr_speed + kd * (omega - omega_goal)); | ||
- | |||
- | if (mtr_new_speed > mtr_max_speed) | ||
- | { | ||
- | mtr_new_speed = mtr_max_speed; | ||
- | } | ||
- | else if (mtr_new_speed < -mtr_max_speed) | ||
- | { | ||
- | mtr_new_speed = -mtr_max_speed; | ||
- | } | ||
- | return mtr_new_speed; | ||
- | } | ||
- | |||
- | void initialize_all(void){ | ||
- | /*Функция включает все приборы,которые будут использоваться в основной программе.*/ | ||
- | printf("Enable motor №%d\n", mtr_num); | ||
- | motor_turn_on(mtr_num); | ||
- | Sleep(1); | ||
- | printf("Enable angular velocity sensor №%d\n", hyr_num); | ||
- | hyro_turn_on(hyr_num); | ||
- | Sleep(1); | ||
- | } | ||
- | |||
- | void switch_off_all(void){ | ||
- | /* Функция отключает все приборы,которые будут использоваться в основной программе.*/ | ||
- | printf("Finishing..."); | ||
- | int16_t new_speed = mtr_new_speed; // | ||
- | printf("\nDisable angular velocity sensor №%d\n", hyr_num); | ||
- | hyro_turn_off(hyr_num); | ||
- | motor_set_speed(mtr_num, 0, &new_speed); | ||
- | Sleep (1); | ||
- | motor_turn_off(mtr_num); | ||
- | printf("Finish program\n"); | ||
- | } | ||
- | |||
- | void control(void){ | ||
- | char answer[255]; // Создаем массив для сохранения ответа | ||
- | //nt32_t count = 100; // Устанавливаем счетчик на 5 шагов | ||
- | |||
- | initialize_all(); | ||
- | // Инициализируем статус маховика | ||
- | int16_t mtr_state; | ||
- | // Инициализируем статус ДУС | ||
- | int16_t hyro_state = 0; | ||
- | int16_t pRAW_dataX = 0; | ||
- | int16_t pRAW_dataY = 0; | ||
- | int16_t pRAW_dataZ = 0; | ||
- | int16_t *gx_raw = &pRAW_dataX; | ||
- | int16_t *gy_raw = &pRAW_dataY; | ||
- | int16_t *gz_raw = &pRAW_dataZ; | ||
- | int16_t speed = 0; | ||
- | int16_t *mtr_speed = &speed; | ||
- | int16_t omega; | ||
- | int i; | ||
- | for(i = 0; i < 500; i++){ | ||
- | |||
- | int status = arduino_send(0, 2, NULL, answer, 100); | ||
- | if (status == 0){ | ||
- | printf("%s\r\n", answer); | ||
- | } | ||
- | else{ | ||
- | printf("ErrorSend\r\n"); | ||
- | } | ||
- | |||
- | //printf("i = %d\n", i); | ||
- | // Опрос датчика угловой скорости и маховика. | ||
- | hyro_state = hyro_request_raw(hyr_num, gx_raw, gy_raw, gz_raw); | ||
- | mtr_state = motor_request_speed(mtr_num, mtr_speed); | ||
- | |||
- | // Обработка показаний датчика угловой скорости, | ||
- | // вычисление угловой скорости спутника по показаниям ДУС. | ||
- | // Если код ошибки ДУС равен 0, т.е. ошибки нет | ||
- | if (!hyro_state){ | ||
- | float gz_degs = *gz_raw * 0.00875; | ||
- | omega = gz_degs; | ||
- | } | ||
- | else if (hyro_state == 1){ | ||
- | printf("Fail because of access error, check the connection\n"); | ||
- | } | ||
- | else if (hyro_state == 2){ | ||
- | printf("Fail because of interface error, check your code\n"); | ||
- | } | ||
- | |||
- | int mtr_new_speed; | ||
- | //Обработка показаний маховика и установка требуемой угловой скорости. | ||
- | if (!mtr_state) { | ||
- | // если код ошибки 0, т.е. ошибки нет | ||
- | int16_t mtr_speed=0; | ||
- | motor_request_speed(mtr_num, &mtr_speed); | ||
- | //printf("Motor_speed: %d\n", mtr_speed); | ||
- | // установка новой скорости маховика | ||
- | mtr_new_speed = motor_new_speed_PD(mtr_speed,omega,omega_goal); | ||
- | motor_set_speed(mtr_num, mtr_new_speed, &omega); | ||
- | } | ||
- | } | ||
- | Sleep(time_step); | ||
- | switch_off_all(); | ||
- | } | ||
- | </file> | ||
- | |||
- | ===== Анализ полученных данных ===== | ||
- | |||
- | Результатом работы программы будет большой массив данных, выведенных Орбикрафтом на экран. Для обработки этих данных следует использовать Excel. | ||
- | Скопируйте данные, и вставьте их в один столбец Excel. | ||
- | Постройте график высот на основе полученных данных. | ||
- | |||
- | {{:image_6.png?400|}} | ||