Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

Link to this comparison view

Both sides previous revisionPrevious revision
Next revision
Previous revision
et:examples:sensor:ultrasonic_distance [2014/09/30 12:37] raivo.sellet:examples:sensor:ultrasonic_distance [2020/07/20 09:00] (current) – external edit 127.0.0.1
Line 1: Line 1:
-~~PB~~ 
 ====== Ultraheli kaugusmõõdik ====== ====== Ultraheli kaugusmõõdik ======
  
-//Vajalikud teadmised: [HW] [[et:hardware:homelab:sensor]], [HW] [[et:hardware:homelab:digi]], [AVR] [[et:avr:timers]], [LIB] [[et:software:homelab:library:timer]], [LIB] [[et:software:homelab:library:module:lcd_graphic]], [LIB] [[et:software:homelab:library:module:sensor]], [PRT] [[et:examples:timer:hardware_delay]]//+//Vajalikud teadmised: [HW] [[et:hardware:homelab:digi]],  
 +[AVR] [[et:avr:timers]],  
 +[LIB] [[et:software:homelab:library:timer]], \\ 
 +[LIB] [[et:software:homelab:library:module:lcd_graphic]], [LIB] [[et:software:homelab:library:module:sensor]] //
  
 ===== Teooria ===== ===== Teooria =====
  
-[{{  :examples:sensor:ultrasonic_distance:srf05.jpg?160|SRF05 ultraheli kaugusmõõdik}}]+[{{  :examples:sensor:ultrasonic_distance:srf05.jpg?250|SRF05 ultraheli kaugusmõõdik}}]
  
 Ultraheli kaugusmõõdik määrab objekti(de) kaugust, mõõtes helilaine objektilt tagasipeegeldumise aega. Helilaine sagedus asub ultraheli sageduse piirkonnas, mis tagab kontsentreerituma helilaine suuna, sest kõrgema sagedusega heli hajub keskkonnas vähem. Tüüpiline ultraheli kaugusmõõdik koosneb kahest membraanist, millest üks genereerib heli ja teine registreerib tagasipeegelduva kaja. Piltlikult öeldes on tegu kõlari ja mikrofoniga. Heligeneraator tekitab lühikese, mõne perioodi pikkuse ultraheli impulsi ja käivitab taimeri. Teine membraan registreerib peegeldunud impulsi saabumise ja peatab taimeri. Taimeri ajast on heli kiiruse järgi võimalik välja arvutada helilaine läbitud teepikkus. Objekti kaugus on ligikaudu pool helilaine teepikkusest. Ultraheli kaugusmõõdik määrab objekti(de) kaugust, mõõtes helilaine objektilt tagasipeegeldumise aega. Helilaine sagedus asub ultraheli sageduse piirkonnas, mis tagab kontsentreerituma helilaine suuna, sest kõrgema sagedusega heli hajub keskkonnas vähem. Tüüpiline ultraheli kaugusmõõdik koosneb kahest membraanist, millest üks genereerib heli ja teine registreerib tagasipeegelduva kaja. Piltlikult öeldes on tegu kõlari ja mikrofoniga. Heligeneraator tekitab lühikese, mõne perioodi pikkuse ultraheli impulsi ja käivitab taimeri. Teine membraan registreerib peegeldunud impulsi saabumise ja peatab taimeri. Taimeri ajast on heli kiiruse järgi võimalik välja arvutada helilaine läbitud teepikkus. Objekti kaugus on ligikaudu pool helilaine teepikkusest.
  
-[{{  :examples:sensor:ultrasonic_distance:sensor_ultrasonic_principle.png?280|Ultraheli kaugusmõõdiku tööpõhimõte}}]+[{{  :examples:sensor:ultrasonic_distance:sensor_ultrasonic_principle.png?250|Ultraheli kaugusmõõdiku tööpõhimõte}}]
  
 Ultraheli kaugusmõõdikutel on igapäevaelus mitmeid rakendusi. Neid kasutatakse mõõdulintide asendajatena kauguse mõõtmise seadmetes, näiteks ehitusel. Tänapäeva autod on varustatud tagurdamisel takistusest hoiatavate ultraheliandurite ja hoiatussignaaliga. Peale kauguse mõõtmise võivad nad lihtsalt registreerida objekti olemasolu mõõtepiirkonnas, näiteks tööstusmasinate ohualades. Kui ultraheli kiirgur ja vastuvõtja eraldada, saab mõõta nende vahel voolava aine voolukiirust, sest vastuvoolu levib helilaine aeglasemalt ja pärivoolu kiiremini. Ultraheli kaugusmõõdikutel on igapäevaelus mitmeid rakendusi. Neid kasutatakse mõõdulintide asendajatena kauguse mõõtmise seadmetes, näiteks ehitusel. Tänapäeva autod on varustatud tagurdamisel takistusest hoiatavate ultraheliandurite ja hoiatussignaaliga. Peale kauguse mõõtmise võivad nad lihtsalt registreerida objekti olemasolu mõõtepiirkonnas, näiteks tööstusmasinate ohualades. Kui ultraheli kiirgur ja vastuvõtja eraldada, saab mõõta nende vahel voolava aine voolukiirust, sest vastuvoolu levib helilaine aeglasemalt ja pärivoolu kiiremini.
Line 17: Line 19:
 ===== Praktika ===== ===== Praktika =====
  
-Kodulabori Andurite mooduli komplektis on Devantech SRF04 või SRF05 ultraheli kaugusmõõdik. SRF04/SRF05 on ainult andur, mis otseselt kauguse infot ei väljasta. Anduril on peale toiteviikude veel päästiku ja kaja viik. Päästiku viiku kõrgeks seades genereerib andur 8-perioodilise 40 kHz ultraheli laine. Sel hetkel läheb kõrgeks kaja viik ja jääb kõrgeks niikauaks, kuni peegeldunud helilaine on andurini jõudnud. Seega põhimõtteliselt näitab kaja signaal aega, mille jooksul heli levib objektini ja tagasi. Mõõtes seda aega, korrutades seda heli levimise kiirusega ja jagades kahega, saab leida objekti kauguse. Päästiku, helilaine kiirguri ja kaja signaale ajas iseloomustab kõrvalolev graafik.+Robootika Kodulabori lisakomplektis on Devantech SRF04 või SRF05 ultraheli kaugusmõõdik. SRF04/SRF05 on ainult andur, mis otseselt kauguse infot ei väljasta. Anduril on peale toiteviikude veel päästiku ja kaja viik. Üks oluline erinevus andurite SRF04 ja SRF05 vahel on see, et SRF05-l on võimalik nii päästiku kui ka kaja signaali jaoks kasutada ühte füüsilist viiku. See võimaldab andurit kasutada standardse kolme-viigu pistikuga (toide, maa ja signaal). Päästiku viiku kõrgeks seades genereerib andur 8-perioodilise 40 kHz ultraheli laine. Sel hetkel läheb kõrgeks kaja viik ja jääb kõrgeks niikauaks, kuni peegeldunud helilaine on andurini jõudnud. Seega põhimõtteliselt näitab kaja signaal aega, mille jooksul heli levib objektini ja tagasi. Mõõtes seda aega, korrutades seda heli levimise kiirusega ja jagades kahega, saab leida objekti kauguse. 
  
-[{{  :examples:sensor:ultrasonic_distance:srf05tmb.gif?580  |SRF05 signaalid}}] +Devantech-i ultrahelianduri AVR-iga kasutamiseks tuleb selle päästiku ja kaja viigud ühendada mõnede AVR-i viikudega. Aja mõõtmiseks on sobiv kasutada 16-bitist taimerit, näiteks //timer3//. Järgnevalt on toodud funktsioon ATmega2561 kontrolleri näitel, mis teostab kogu mõõtmisprotseduuri - genereerib päästiku signaali, käivitab taimeri, mõõdab kajasignaali pikkust ja teisendab selle kauguseks sentimeetrites. Funktsioon on blokeeruv ehk protsessor on sellega hõivatud senikaua, kuni mõõtetulemus on käes või mõõtmine venib lubatust pikemaks. Mida kiiremini kaja saabub, seda kiiremini saab mõõtetulemuse. Kui kaja ei saabugi, ootab funktsioon seda ~36 ms ja tagastab seejärel 0. Oluline on mõõtmiste vahele jätta mõnikümmend millisekundit pausi, et eelmisel mõõtmisel tekitatud helilaine jõuaks sumbuda ega rikuks uut mõõtmist. Kui kasutatakse samaaegselt mitut ultraheli andurit, tuleb samuti jälgida, et helilained ei kattuks.
-~~CL~~ +
- +
-Devantech-i ultrahelianduri AVR-iga kasutamiseks tuleb selle päästiku ja kaja viigud ühendada mõnede AVR-i viikudega. Aja mõõtmiseks on sobiv kasutada 16-bitist taimerit, näiteks //timer3//. Järgnevalt on toodud funktsioon, mis teostab kogu mõõtmisprotseduuri - genereerib päästiku signaali, käivitab taimeri, mõõdab kajasignaali pikkust ja teisendab selle kauguseks sentimeetrites. Funktsioon on blokeeruv ehk protsessor on sellega hõivatud senikaua, kuni mõõtetulemus on käes või mõõtmine venib lubatust pikemaks. Mida kiiremini kaja saabub, seda kiiremini saab mõõtetulemuse. Kui kaja ei saabugi, ootab funksioon seda ~36 ms ja tagastab seejärel 0. Oluline on mõõtmiste vahele jätta mõnikümmend millisekundit pausi, et eelmisel mõõtmisel tekitatud helilaine jõuaks sumbuda ega rikuks uut mõõtmist. Kui kasutatakse samaaegselt mitut ultraheli andurit, tuleb samuti jälgida, et helilained ei kattuks. +
-~~CL~~+
  
 <code c> <code c>
 #define ULTRASONIC_SPEED_OF_SOUND 33000 // cm/s #define ULTRASONIC_SPEED_OF_SOUND 33000 // cm/s
  
-// 
 // Ultraheli kaugusanduriga mõõtmine // Ultraheli kaugusanduriga mõõtmine
-// 
 unsigned short ultrasonic_measure_srf05(pin triggerecho) unsigned short ultrasonic_measure_srf05(pin triggerecho)
 {  {
- // Viikude seadistus+ // Viikude seadistamine
  pin_setup_output(triggerecho);  pin_setup_output(triggerecho);
  
- // Taimer 3 normaalrežiimi+ // Taimer 3 normaalrežiimi seadistamine
  // perioodiga F_CPU / 8  // perioodiga F_CPU / 8
  timer3_init_normal(TIMER3_PRESCALE_8);  timer3_init_normal(TIMER3_PRESCALE_8);
  
- // Päästiku viik kõrgeks+ // Päästiku viigu kõrgeks määramine
  pin_set(triggerecho);  pin_set(triggerecho);
   
Line 50: Line 46:
  while (timer3_get_value() < 18) {}  while (timer3_get_value() < 18) {}
   
- // Päästiku viik madalaks+ // Päästiku viigu madalaks määramine
  pin_clear(triggerecho);  pin_clear(triggerecho);
  
Line 59: Line 55:
  while (!pin_get_value(triggerecho))  while (!pin_get_value(triggerecho))
  {  {
- // Liiga kaua oodatud ?+ // Liiga kaua oodatud?
  if (timer3_overflow_flag_is_set())  if (timer3_overflow_flag_is_set())
  {  {
Line 72: Line 68:
  while (pin_get_value(triggerecho))  while (pin_get_value(triggerecho))
  {  {
- // Liiga kaua oodatud ?+ // Liiga kaua oodatud?
  if (timer3_overflow_flag_is_set())  if (timer3_overflow_flag_is_set())
  {  {
Line 80: Line 76:
   
  // Mõõdetud aja kauguseks teisendamine  // Mõõdetud aja kauguseks teisendamine
- //   kaugus = aeg * (1 / (F_CPU / 8)) * heli kiirus / 2+ // kaugus = aeg * (1 / (F_CPU / 8)) * heli kiirus / 2
  return (unsigned long)timer3_get_value() *  return (unsigned long)timer3_get_value() *
  ULTRASONIC_SPEED_OF_SOUND / (F_CPU / 4);  ULTRASONIC_SPEED_OF_SOUND / (F_CPU / 4);
Line 86: Line 82:
 </code> </code>
  
 +/*
 [{{ :examples:sensor:ultrasonic_distance:srf05p2.jpg?400|SRF05 ühendusviigud}}] [{{ :examples:sensor:ultrasonic_distance:srf05p2.jpg?400|SRF05 ühendusviigud}}]
- +*/ 
-Toodud funktsioon jätab päästiku / kaja viigu kasutaja valida, nii et andurit saab ühendada sinna, kus on sobivam või kus on ruumi. Lisaks võimaldab viige valiku vabadus funktsiooni kasutada ka mujal kui Kodulabori komplektis. Toodud funktsioon kuulub ka Kodulabori teeki, nii et seda ei pea oma programmi eraldi kirjutama. Peab aga arvestama, et Kodulabori teegis on see funktsioon jäigalt seotud Kodulabori Kontrollermooduli taktsagedusega ja muude taktsageduste puhul annaks funktsioon vale tulemuse. Muu taktsageduse korral tuleb see funktsioon ise oma programmmi kirjutada. Järgnevalt esitatud programmikood demonstreerib SRF05 ultrahelianduri kasutamist Kodulabori teegiga. Anduri ühendamisel on väga oluline jälgida toite polaarsust. Valepidi ühendamisel muutub andur töökõlbmatuks.+Toodud funktsioon jätab päästiku / kaja viigu kasutaja valida, nii et andurit saab ühendada sinna, kus on sobivam või kus on ruumi. Lisaks võimaldab viige valiku vabadus funktsiooni kasutada ka mujal kui Kodulabori komplektis. Toodud funktsioon kuulub ka Kodulabori teeki, nii et seda ei pea oma programmi eraldi kirjutama. Peab aga arvestama, et Kodulabori teegis on see funktsioon jäigalt seotud Kodulabori Kontrollermooduli taktsagedusega ja muude taktsageduste puhul annaks funktsioon vale tulemuse. Muu taktsageduse korral tuleb see funktsioon ise oma programmi kirjutada. Järgnevalt esitatud programmikood demonstreerib SRF05 ultrahelianduri kasutamist Kodulabori teegiga. Anduri ühendamisel on väga oluline jälgida toite polaarsust. Valepidi ühendamisel muutub andur töökõlbmatuks.
  
 <code c> <code c>
-// +// Kodulabori ultraheli kaugusanduri näidisprogramm 
-// Kodulabori ultraheli kaugusanduri näidisprogramm. +// Kauguse mõõtmise funktsioon on blokeeruv
-// Kauguse mõõtmise funktsioon on blokeeruv+
-//+
 #include <stdio.h> #include <stdio.h>
 #include <homelab/pin.h> #include <homelab/pin.h>
Line 102: Line 96:
 #include <homelab/module/lcd_gfx.h> #include <homelab/module/lcd_gfx.h>
  
-// +// Ultraheli SRF05 anduri signaali viik 
-// Ultraheli anduri viigud +// Kodulabor II 
-//+//pin pin_trigger_echo = PIN(F, 2);
  
-// Robootika Kodulabor II +// Kodulabor III
-// pin pin_trigger_echo = PIN(F, 2); +
- +
-// Robootika Kodulabor III+
 pin pin_trigger_echo = PIN(B, 2); pin pin_trigger_echo = PIN(B, 2);
  
- 
-// 
 // Põhiprogramm // Põhiprogramm
-// 
 int main(void) int main(void)
 {   {  
Line 121: Line 109:
  char text[16];   char text[16];
    
- // Robootika Kodulabor II Anduri moodul väliste andurite viik+ // Kodulabor II Andurimooduli väliste andurite viik
  /*  /*
  pin ex_sensors = PIN(G, 0);  pin ex_sensors = PIN(G, 0);
Line 130: Line 118:
  // LCD ekraani seadistamine  // LCD ekraani seadistamine
  lcd_gfx_init();  lcd_gfx_init();
-  
- // LCD ekraani puhastamine 
  lcd_gfx_clear();  lcd_gfx_clear();
-  
- // Programmi nimi 
  lcd_gfx_goto_char_xy(1, 1);  lcd_gfx_goto_char_xy(1, 1);
  lcd_gfx_write_string("Ultraheli");  lcd_gfx_write_string("Ultraheli");
Line 142: Line 126:
  
   // Lõputu tsükkel   // Lõputu tsükkel
- while (true)+ while (1)
  {  {
  // Mõõtmine  // Mõõtmine
  distance = ultrasonic_measure_srf05(pin_trigger_echo);  distance = ultrasonic_measure_srf05(pin_trigger_echo);
  
- // Mõõtmine õnnestus ?+ // Mõõtmine õnnestus?
  if (distance > 0)  if (distance > 0)
  {   {
  // Kauguse tekstiks teisendamine  // Kauguse tekstiks teisendamine
- sprintf(text, "%cm   ", distance);+ sprintf(text, "%3d cm   ", distance);
  }  }
- // Mõõtmisel tekkis viga ?+ // Mõõtmisel tekkis viga?
  else  else
  {  {
Line 171: Line 155:
  
 Veendumaks, et ultraheli andur ka tegelikult tööle hakkab, tuleks kontrollida, kas anduri tagaküljel asuv väike LED vilgub iga mõõtmise korral. Veendumaks, et ultraheli andur ka tegelikult tööle hakkab, tuleks kontrollida, kas anduri tagaküljel asuv väike LED vilgub iga mõõtmise korral.
 +/*
 Kui kasutate vanemat tüüpi ultraheli andurit SRF04 ja alfabeetilist LCDd siis analoogiline näide asub siin: Kui kasutate vanemat tüüpi ultraheli andurit SRF04 ja alfabeetilist LCDd siis analoogiline näide asub siin:
 http://home.roboticlab.eu/et/examples/sensor/ultrasonic_distance_srf04 http://home.roboticlab.eu/et/examples/sensor/ultrasonic_distance_srf04
 +*/
et/examples/sensor/ultrasonic_distance.1412080648.txt.gz · Last modified: 2020/07/20 09:00 (external edit)
CC Attribution-Share Alike 4.0 International
www.chimeric.de Valid CSS Driven by DokuWiki do yourself a favour and use a real browser - get firefox!! Recent changes RSS feed Valid XHTML 1.0