في هذه المقالة سنقوم ببناء دائرة قياس المسافة بالموجات فوق الصوتية باستخدام Arduino و 16x2 LCD. سنرى أيضًا ماهية وحدة الموجات فوق الصوتية ، وكيف تعمل وكيف يمكن استخدامها لقياس المسافة.
ما هو الموجات فوق الصوتية؟
يمكن للإنسان السليم أن يسمع ترددات تتراوح من 20 هرتز إلى 20000 هرتز. أعلى من 20000 هرتز أو 20 كيلو هرتز الأذن البشرية غير قادرة على اكتشاف هذه الترددات. يسمى أي رنين صوتي أكبر من 20 كيلو هرتز فوق صوتي وأي صوتيات يقل رنينها عن 20 هرتز تسمى فوق الصوتية.
تستطيع معظم الحيوانات الأليفة مثل القطط أو الكلاب سماع نطاق واسع من الترددات الصوتية أكبر من البشر. بعض من الأجهزة الإلكترونية قد يزعجهم ولهذا السبب يتم استخدام الموجات فوق الصوتية في الأجهزة الإلكترونية طارد البعوض وكذلك في طارد الكلاب.
لكن العديد من الحيوانات البرية مثل الخفافيش تستفيد من الموجات فوق الصوتية التي تساعدها على تحديد المسافة بين المفترس والفريسة. لديها مستشعرات بيولوجية تحسب المسافة عن طريق إرسال واستقبال الموجات فوق الصوتية.
يستخدم هذا المبدأ في كثير من الحديث معدات القياس الإلكترونية سوف نتعلم كيف يمكن تطبيق نفس المبدأ على المشروع الحالي أيضًا.
أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية:
سنستخدم وحدة إرسال واستقبال خاصة بالموجات فوق الصوتية لجهاز إلكتروني HC-SR04 والتي تحظى بشعبية كبيرة ومتاحة بشكل شائع في مواقع التجارة الإلكترونية ومتاجر البيع بالتجزئة الإلكترونية.
يتكون من 4 دبابيس Vcc والأرضي والزناد و echo. يتم ربط هذه المسامير مع متحكم اردوينو.
لديها وحدات الإرسال والاستقبال التي تبدو متطابقة وتتم حمايتها بواسطة أسطوانة وشبكة من الألومنيوم عند فتح جهاز الإرسال والاستقبال. تتكون الوحدة أيضًا من وحدات تحكم دقيقة تقوم بفك تشفير إشارات الصدى.
لقياس المسافة ، نحتاج إلى إرسال سلسلة من رشقات الموجات فوق الصوتية والاستماع إلى الصدى. للقيام بذلك ، نحتاج إلى إبقاء دبوس الزناد عالياً لمدة 10 ميكروثانية ، يرسل جهاز الإرسال 8 نبضات من الرشقات فوق الصوتية.
وحدة الاستقبال تستمع إلى تلك الرشقات بعد اصطدامها بعقبة. يعطي دبوس الصدى إشارة عالية تتناسب مع المسافة. يفسر Arduino وقت الإشارات المرسلة والمستلمة لتحديد المسافة الفعلية.
نظرًا لأن الصوت ينتقل بسرعة 340 م / ث في الهواء ويمكن تحديد الوقت من خلال مقارنة الإشارات المرسلة والمستلمة ، يمكننا تحديد المسافة باستخدام صيغة المسافة بين السرعة:
المسافة = السرعة x الوقت
سيتم حساب هذه القيم بواسطة Arduino وطباعة القيم المناسبة على شاشة LCD. يمكن أن تظهر دائرة عداد المسافة بالموجات فوق الصوتية المقترحة المسافة بالسنتيمتر وكذلك بالمتر.
النموذج الأولي للمؤلف:
مخطط الرسم البياني:
يتم توصيل دائرة عداد المسافة بالموجات فوق الصوتية من خلال واجهة اردوينو-LCD القياسية ، والتي يمكن أن نجدها أيضًا في العديد من المشاريع الأخرى المشابهة القائمة على اردوينو LCD. يستخدم مقياس الجهد لضبط تباين شاشة LCD.
ال أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية يمكن إدخالها مباشرة على الدبوس التناظري كما هو موضح في النموذج الأولي للمؤلف من A0 إلى A3 ، حيث أن المستشعرات التي تواجه الخارج قد تقلل من ازدحام الأسلاك أثناء تكرار الدائرة أعلاه.
كود البرنامج:
#include LiquidCrystal lcd(12,11,5,4,3,2) const int trigger = A1 const int echo = A2 int vcc = A0 int gnd = A3 long Time float distanceCM float distanceM float resultCM float resultM void setup() { lcd.begin(16,2) pinMode(trigger,OUTPUT) pinMode(echo,INPUT) pinMode(vcc,OUTPUT) pinMode(gnd,OUTPUT) } void loop() { digitalWrite(vcc,HIGH) digitalWrite(gnd,LOW) digitalWrite(trigger,LOW) delay(1) digitalWrite(trigger,HIGH) delayMicroseconds(10) digitalWrite(trigger,LOW) Time=pulseIn(echo,HIGH) distanceCM=Time*0.034 resultCM=distanceCM/2 resultM=resultCM/100 lcd.setCursor(0,0) lcd.print('Distance:') lcd.print(resultM) lcd.print('M') lcd.setCursor(0,1) lcd.print('Distance:') lcd.print(resultCM) lcd.print('cm') delay(1000) } زوج من: حلبة تظليل الشمس الآلية التالي: 6 وات دائرة مضخم الصوت باستخدام TDA1011
