Hvernig mælir ultrasonic mælingar fjarlægðin í sviði bíl?

- Mar 21, 2019-

Þessi skýrsla nær yfir upplýsingar um hönnun og hluta kóða ultrasonic fjarlægðarmælinga og staðsetningarmynda, sem er hluti af sjálfstætt hönnun vélmenni verkefni.

Fjarlægð skynjun og brauð ýta hlut

Þessi hluti mun fjalla um fjarlægð próf hluti, HCSR04 ultrasonic mát, umsókn hennar í hönnun okkar og vinna okkar á brauð ýta hlut.

1 Lýsing á ultrasonic mát HCSR04

Ultrasonic bylgjan er notuð til að mæla fjarlægðina milli vélbúnaðarins og brauðsins. Með því að endurspegla eðli ultrasonic bylgjunnar getur fjarlægðin milli ultrasonic mátans og hindrunarinnar reiknað með formúlunni


,

þar sem L er fjarlægðin milli brauðs og bíls, C er hraði ultrasonic bylgjunnar í loftinu og T er tímamunur á að hefja og taka á móti ultrasonic bylgju. Hins vegar er villa óhjákvæmilegt með því að nota þessa aðferð vegna þess að vélmenni er að flytja. Þegar einingin er í vinnunni er staða bílsins ekki ákveðin. Svo er mældur tími frá einingunni minni en sannur tími.

En í þessari tilraun er hraða ultrasonic bylgjunnar miklu stærri en hraði bílsins þannig að tíminn á milli hleðslu og móttöku er svo stuttur sem hægt er að hunsa.

Í hönnun okkar, einingin sem valin er til að ræsa og fá ultrasonic bylgja er HC-SR04. Myndin á einingunni má sjá eins og að neðan.


Mynd 1.1. Mynd af HCSR04 mát

Einingin er IO kveikja tegund. Að kveikja ástand málsins er að minnsta kosti 10 míkrósekennt hámarksmerki. Eftir að búið er að kveikja á því mun einingin hefja átta 40 kHz ferkílómetra. Þegar einingin fær afturkomu ultrasonic bylgju, mun það fá áframhaldandi hátt stig sem framleiðsla merki, tíminn fyrir þetta háu stigi er sá tími T sem nefndur er í síðustu málsgrein.


Mynd 1.2. Tímaröð ultrasonic bylgju

Hönnun vinnslu myndin er sýnd eins og hér að neðan, mikilvægasta liðið ætti að nefna er 30 ms í vinnslu. Samkvæmt skilgreiningunni á einingunni er lágmarksgildið frá upphafsmerkinu 60 ms. Til að koma í veg fyrir næsta sjósetja ultrasonic bylgju hefur áhrif á echo síðasta ultrasonic bylgju. Tíminn á milli sjósetja og móttöku verður að vera minni en 30 ms.


Mynd 1.3. Skýringin á því að hann vinnur að rökfræði um ultrasonic fjarlægðapróf (skjá E þýðir ófær um að mæla fjarlægðina og sýnir villu)

2 Brauð staðsetning aðferð

Í þessum kafla verður aðallega lýst hvernig brauðið er greind og ýtt í vatnið. Í upphafi, vélmenni okkar er að flytja meðfram girðingunni sem snýr að vinstri hlið brauðsins. Fjarlægðin milli brauðsins og vélina er mæld með ultrasonic búnaði - HCSR04. Einingin gefur frá sér ultrasonic merki frá emitter. Ef móttakandi getur fengið merki eftir nokkurn tíma getur fjarlægðin verið mæld með nokkrum stærðfræðilegum aðferðum. Svo lengi sem fjarlægðin er minni en 20 cm, mun vélmenni hætta að hlaupa á undan og snúa til vinstri og hreyfa beint áfram í eina sekúndu, þá snýr það til hægri og fer beint fram í eina sekúndu og síðan beygt til hægri og áfram.

Þetta þýðir að vélmenni breytir upprunalegu stöðu sinni í nýja stöðu sem snýr að framhlið brauðsins. Þó að ökutækið hreyfist áfram að brauðum byrjar úthljóðbúnaðurinn að mæla nýja fjarlægð milli brauðsins og ökutækisins. Þegar fjarlægðin er minni en 20 cm verður ökutækið að hætta og ýttarstangurinn mun starfa til að ýta brauðinu inn í vatnið og þá mun það fara aftur á bak. Eftir þetta mun vélmenni snúa til vinstri og klára restina af ferðinni.

Kóðinn fyrir ultrasonic fjarlægðarmæling er sýndur hér að neðan.


Mynd 2.1. A skjámynd af brot brot af ultrasonic fjarlægð mæla

Eitt sem ætti að nefna er að fjarlægðin er stillt á 100 cm eftir að ökutæki eru dæmdir fjarlægðin er minni en 20 cm. Þetta er til að slökkva á ultrasonic búnaði þannig að ökutækið muni ekki trufla umhverfið meðan á beygjunni stendur. Og við stjörnum ultrasonic búnað aftur þegar ökutækið lýkur beygingu.

3 Hönnun og vélrænni uppbyggingu þrýstistangsins

Í þessum kafla verður fyrst og fremst lýst sjálfstætt hönnunarbrautarstýri og starfsreglum þess. Ferlið um hvernig vélmenni ýtir stönginni til að kasta brauðinu í vatnið.

Stöngin mun stoppa um leið og fjarlægðin milli stangarinnar og brauðsins er minna en 20 sentimetrar. Rafhlaðan mun gefa orku til örvarans. Í þessu verkefni er mbed notað til að framkvæma þessa aðgerð. Orkan mun gera gírmótorinn snúinn, þegar gírinn er virkur mun hann ýta stönginni fram og stöngin mun ýta brauðinu áfram. Og að lokum eftir ákveðinn tíma (við áætluðum þann tíma sem brauðið er hægt að ýta í burtu) mun mótorinn snúa í gagnstæða átt og taka stöngina aftur.

Þá verður fjallað um smáatriði í því ferli. Fyrst er um orkuframboð. Í upphafi gefur rafhlaðan orkuinn í mbedið, en það er ekki nógu sterkt til að aka vélinni. Svo milli mbed og mótor við bættum inverter til að tengja þá. Ef lág spenna er gefið inntaki inverterarinnar mun það framleiða meiri spennu sem er nógu sterkt til að gera gírinn snúinn. Þá snýst það um hvernig á að ýta stönginni með því að snúa gírinu. Mótorinn mun gera gírinn snúinn með réttsælis eftir að hann tekur við stjórninni frá mbedinu. Þá mun það ýta stönginni fram á til ákveðins tíma og síðan mun gír snúa í gagnstæða átt til að taka stöngina aftur. Að auki setjum við rekki sem er í röð með stönginni og skekkjur hennar eru fullkomlega samhæfðir við gírinn.

Í vélrænni hlutanum eru tveir plasthlaupar með tennur og lítill DC-mótor með 5V spennu í aðalhlutum sem notuð eru.

Það eru nokkur grunnkröfur. Í fyrsta lagi er allt brauðþrýstingurinn að vera auðvelt að stjórna, sem þýðir að það ætti að vera hægt að stjórna eftir einföldum leiðbeiningum kóða og uppbyggingin skal ekki festast við hreyfingu. Í öðru lagi er hluturinn að vera traustur og áreiðanlegur, sem mun leiða til meiri sveigjanleika fyrir öðrum hlutum að villa en það gerir það ekki sjálfan sig. Í þriðja lagi er hlutinn að breytast að vissu marki, þannig að uppbyggingin gæti verið föst eða leiðrétt vegna raunverulegra aðstæðna og krafna.


Mynd 3.1. Mynd 3.2.

Grafískur af brauðinu sem ýta stöng Mynd af brauðinu sem ýtir stönginni

Í fyrstu, þ.mt endanleg útgáfa, eru þrjár helstu mögulegar lausnir, þ.e. splines og mótor, vélræn armur, einfalt uppbyggður einfalt slingshot-líkan mát. Hins vegar er vélræn armur svolítið of stór fyrir umfang líkamans á bílnum og erfitt að forrita á sama tíma. Á sama tíma er slingshot uppbyggingin ónæmir fyrir líkamlegum áhrifum og titringi, sem hugsanlega veldur mikilli tíðni spurnings í upphafi. Þannig að lokum eru splines og mótor valin sem lausnin vegna einfaldleika þess að forrita með aðeins einum mótor.

Fyrir samsetningu uppbyggingarinnar eru stuðningshlutarnir sjálfsmögaðar vegna ósamrýmanleika sjálfgefinna málsins. Í reynd reynist sjálfstætt uppbygging vera skilvirk og nógu góð til að teygja út og draga aftur.