Цифровой ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04

Курс «Основы робототехники». Занятие 9. Цифровые датчики

Изученные ранее датчики освещенности и температуры на основе фоторезисторов и терморезисторов являются аналоговыми – выдают уровни напряжений, зависящие от измеряемых ими параметров. Использование этих и подобных им датчиков имеет следующие неудобства:

· необходимость калибровки и пересчета уровней напряжений в измеряемый параметр

· при необходимости установки датчика на расстоянии от контроллера – возможны помехи в соединяющих проводах, меняющие напряжение с датчика и, соответственно, ошибки измерения

Этих недостатков лишены цифровые датчики, которые выдают измеренные величины в виде цифровых сигналов (комбинаций нулей и единиц), которые расшифровывает контроллер. Такие датчики заранее откалиброваны при изготовлении и обладают высокой помехоустойчивостью при передаче сигналов на большие расстояния.

Цифровой датчик температуры DS18B20

Используется для измерения температуры воздуха и различных устройств, на поверхность которых или внутрь может быть установлен (в том числе с возможностью герметизации, например, в металлической трубке). Он может измерять температуру в диапазона от -55 до +125°C с точностью ±0,5°C

Как и большинство датчиков, имеет три контакта: Gnd, Signal, +5 В. Сигнальный провод должен соединяться резистором 4,7 кОм с контактом +5 В (в используемом в стенде датчике с проводами такое соединение уже сделано)

Примечание: датчик подключается к контроллеру по шине OneWire, которая позволяет подсоединить до 100 датчиков на одну шину (три провода 5V, Gnd, Signal), при длине линии до 300 метров.

Практическое занятие 1. Снятие и вывод температуры

1. откройте пример работы с библиотекой опроса датчика Файл / Примеры / DallasTemperature / Simple

Примечание: для работы библиотека должна быть скопирована в папку Мои документы / Arduino / libraries

2. подключите датчик температуры: красный провод к 5V, черный к Gnd, белый к цифровому входу 2. Номер входа задается в строке

и может быть изменен исправлением числа в конце этой строки

3. откройте Монитор порта и посмотрите измеряемую датчиком температуру. Попробуйте нагревать датчик рукой и убедитесь, что температура меняется

4. установите ЖК индикатор на Arduino и выведите на него измеряемую температуру, например, в формате

Примечание: значок ° выводится таким образом: lcd.print("/337");

Практическое занятие 2. Модель нагревателя для поддержания заданной температуры

Добавьте к схеме с датчиком температуры и ЖК индикатором светодиод и, используя условие if, реализуйте следующий алгоритм:

Нагревая датчик прикосновением пальцев, убедитесь, что алгоритм выполняется

Примечание: можно подключить светодиод к контактам А1…А5 шилда (контакт А0 использовать нельзя, т.к. к нему подключены кнопки ЖК шилда). Аналоговые пины можно использовать как цифровые, в этом случае используется нумерация: A0=14, А1 = 15, А2 = 16, А3 = 17, А4 = 18, А5 = 19

Светодиод в данном случае имитирует нагреватель. Данная модель управления нагревателем является самой простой и обеспечивает низкую точность поддержания заданной температуры. ПИД-регулирование, обеспечивающее более высокую точность, в базовом курсе не изучается

Цифровой ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04

Датчик генерирует ультразвуковой импульс, который отражается от объекта и принимается датчиком. Расстояние до объекта рассчитывается исходя из времени до получения эха и скорости звука в воздухе.

Датчик может использоваться для определения расстояния до препятствий и стен на роботах, в качестве датчика линии, например, для определения пересечения человеком дверного проема. Помимо контактов питания, имеет два сигнальных контакта – Trig (включение динамика) и Echo (опрос микрофона)

Датчик может измерять расстояние до препятствия, дальность работы от 3 см до 3 м (в некоторых источниках до 4,5 м), точность ±3 см