sexta-feira, 16 de novembro de 2012

Arduino - Sensor PING



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Esta barra, indica o nível de dificuldade encontrado para cada experiência realizada.
sendo:
"VERDE", indicação de nível 1 a 5 (Fácil);
"AMARELO", indicação de nível 6 a 8 (Médio);
VERMELHO, indicação de nível 9 e 10 (Difícil);



ARDUINO - Sensor PING - Sensor Ultra-sônico de Distância

A teoria por traz disto.

Na parte de programação, iremos calcular a distância de um objeto em frente ao sensor ultra-sônico. Este sensor pode enviar um  "ping" num dado momento e receber um retorno refletido nos objetos num outro dado momento.
Um Ping não nada mais que um som em tonalidade não audível (frequências muito altas) ao ouvido humano, por isso o sensor é chamado "Ultra-sônico".

O sensor envia um ping no tempo t1 e recebe um som refletido no tempo t2.
Conhecendo a velocidade do som num meio de transporte (no caso o ar), e a diferença Δt=t2-t1, podemos ter o calculo da distancia de um objeto.
Exemplo: se Δt = 500 us (micro-segundos), nos sabemos que 250 us são para o ping bater no objeto e outros 250 us são necessários para o seu retorno.
A velocidade aproximada do som no ar seco é dada pela fórmula:

c = 331,5+0,6*(temperatura do ar em graus Celsius) [m/s]

@20°C , teríamos:

c = 331,5+0,6*20 = 343,5 m/s

Se convertermos a velocidade em centímetros / micro-segundos, obtemos:

c = 343,5*100/1000000 = 0,03435 cm/us

A distancia é então: D=( Δt/2)*c,

ou

D = 250*0,03435 = 8,6 cm

Ao invés de usar a velocidade do som, podemos também usar o "Pace of Sound"
Pace of Sound = 1/Velocidade do Som = 1/0,03435 = 29,1 us/cm

No caso da nossa equação D = ( Δt/2)/Pace of Sound

Ou seja:

D = 250/29,1 = 8,6 cm




HARDWARE & MATERIAL:

1 x Arduino UNO, MEGA, Duemilanove ou Teensy 2.0++
1 x Bread-Board
1 x Sesnor Ultra-sônico tipo HC-SR04
Fios e cabos para as conexões



datasheet: http://iteadstudio.com/store/images/produce/Sensor/HCSR04/HC-SR04.pdf



Visualização Frente

Visualização Costas
Especificações:

Alimentação: 5 VDC
Corrente de trabalho: 2 mA
Ângulo eficaz: < 15°
Alcance de distância: 2,5 ~ 430 cm
Resolução: 0,3 cm

Dimensões e diagrama de ângulo de trabalho

Tipica configuração de pinos


Gráfico de sequência de operação


Veja, que para o funcionamento, é necessário ativar o TrigPin por 10 us e então internamente o sensor PING emite 8 pulsos de 40Khz. Em seguida ele ativa a saída ECO e mantém esta saída ativa até que seja detectado o retorno do sinal no sensor. O tempo que o EcoPin vai ficar ativo é de:
150us para distancia mínima de 2,5cm
25ms para distância máxima de 4,3m
38ms para fora de alcance

Num cálculo básico, usando a biblioteca Ultrasonic.h, basta dividir o sinal por 58 para obter a distância em cm ou por 148 para obter a distância em polegadas.




ESQUEMAS & LAYOUT:

Abaixo o esquema básico de montagem:
GND do sensor conectado ao GND do Arduino
VCC do sensor conectado ao 5V do Arduino
Trig do sensor conetado ao pino digital 9 do Arduino
Echo do sensor conectado ao pino digital 8 do Arduino





SOFTWARE & PROGRAMAÇÃO:

Serão apresentado dois softwares, um sem uso de biblioteca e um com uso de biblioteca "Ultrasonic"
Você pode fazer o download da biblioteca e obter mais informações sobre ela diretamente dos sites:

http://iteadstudio.com/store/images/produce/Sensor/HCSR04/Ultrasonic.rar


http://iteadstudio.com/application-note/arduino-library-for-ultrasonic-ranging-module-hc-sr04/


O programa para Arduino ou Teensy 2.0++ pode ser obtido diretamente no 4shared:


http://www.4shared.com/file/rRfB9sHe/PING_Sensor_1.html





VÍDEOS:

Dúvidas e sugestões enviem para: arduinobymyself@gmail.com

Assista diretamente no:
Screencast - http://www.screencast.com/t/v3G2FvGzNp






Até o próximo projeto!