如何制作超声波雷达

步骤1：接线图

接线图显示在photo1中。

照片2中显示了可选的修改。此修改是HC-SR04和HY-SRF05超声波传感器的相同，并允许检测多个回波。

如果您有HC-SR04，焊接电线的集成电路标记为U2

步骤2：零件清单

以下部分是在当地获得的：

1只有塑料食品容器。

1只有超小型微动开关。

1只有公头条（用于连接传感器的电线）。

1只母头条（用于安装传感器）。

1只20规格铝（废料）板材40mm x 55mm。

6只9mm尼龙垫片轻敲3mm。

仅3根电缆扎带。

13只3mm x 6毫米螺栓。

1只3mm螺母。

4只有4mm x 10mm螺栓。

2只有4mm螺母。

1只有Arduino Uno R3微控制器，配有USB线。

1只有28BJY-48 5伏步进电机compl与ULN2003控制器一起使用。

1只用于模型车的5mm内径黄铜六角轴到车轮耦合器。

1只有HY-SRF05（或HC-SRF04）超声波传感器。

第3步：工作原理

机械

所有零件都装在塑料内食品容器。通过USB端口获得电源。

该电路包括Arduino，超声波传感器，步进电机和微动开关，用于将传感器移动到其家中。位置。微动开关是必要的，因为它的64：1内部传动装置无法用手旋转步进电机。

当首次通电时，Arduino将传感器旋转到其“原位”位置，由微动开关确定，然后“轮询”显示器直到它得到响应。

28BJY-48步进电机的“步幅”为5.625/64度，这意味着无法进行1度步进（即使我们的刻度标记为0..180度）。

幸运的是，180/stride-angle = 180 * 64/5.625 = 2048，它可以被8整除。如果我们从0..2048增加一个数字并除以8，那么我们得到256次剩余零。..我们只需在余数为零时发送“ping”。这相当于每个PI/256弧度或0.703125度的“ping”。

软件［1］

然后显示屏接受控制并不断询问Arduino提供以下数据：

方位角

距离1

距离2

方向

然后在屏幕上显示每个“方位角”的“距离”。 “方向”信息用于创建“光束”在旋转时出现的“点”错觉。

只要数据发送到显示器，Arduino就会自动移动到下一个“ping”位置。

［1］

用于编写显示的“Processing 3”软件可以从https://processing.org/download/下载

Processing 3支持2D和3D图形，与Arduino IDE（集成开发环境）非常相似。主要的视觉差异是代码运行时的“图形窗口”和使用“draw（）”函数而不是Arduino“loop（）”。

步骤4：显示器

The Graticule

我选择创建180度图形显示，因为它提供了一个“雷达阴影”，可以在试验时站立。如果我想使用一个，这种显示器也与伺服电机兼容。通过调整代码可以获得完整的360度显示。

以下照片说明了如何创建经纬网：

照片1

经纬网包含许多“弧线”和“线”。这张照片中显示了有角度的标签，但之后被放弃了，更倾向于水平文字，更容易阅读。

照片2

显示红线描绘“梁”。标签中的文字现在是水平的。

照片3

照片2中的红线已经旋转了0..180度到256个方位角。在该照片中，由于光束宽度太窄，因此不会覆盖网格的外部部分。这会产生一些奇怪的瑕疵。

Photo 4

增加光束宽度可以消除这些瑕疵。

照片5

引入了随机点来表示主要（红色）和次要（蓝色）回声。可以更改的范围设置为100cm以匹配显示。还引入了衰落光束图案。用于创建这种“褪色光束”的技术将在下文进一步解释。

Photo 6

配色方案已经改变，增添了一丝真实感。

动画

图形显示的动画部分使用3D图形来大大简化代码。为了理解这是如何可能的，让我们从（0，0）的XY起始坐标绘制一个恒定半径的“30度线”。

2D图形需要使用sin（30）和cos（30）来计算线的XY端坐标：

X=cos（30）*radius = 0.866*radius

Y=sin（30）*radius = 0.5*radius

line（0，0，X，Y）;

3D图形不需要使用三角学。我们只需围绕Z轴旋转XY网格坐标，然后绘制一条水平线。

pushMatrix（）; //preserve our current grid coordinates

rotateZ（radians（30））; //rotate our XY grid coordinates about the Z-axis

line（0，0，radius，0）; //draw a “horizontal” line on the rotated grid

popMatrix（）; //restore our grid coordinates

无论哪种方式都有效，但第二种方法适用于＆ ＃8220;平＆＃8221; PI/256弧度的间隔。

褪色线

光束有自己的虚拟屏幕。在绘制任何一行之前，＆＃8220; alpha＆＃8221;所有先前行的（不透明度）减少了一小部分。最终，最早的线条变得无形，给人一种褪色的幻想和“粉丝”。

每当刷新显示时，此虚拟屏幕（从不擦除）将与主屏幕的内容合并。

步骤5：安装支架

合适安装支架的钻孔模板如图1所示。

定位两个外部＆＃8220;安装＆＃ 8221;传输（T）和接收（R）传感器下方的孔。我发现如果传感器围绕接收（R）传感器而不是两个传感器之间的中间旋转，则获得最佳结果。

第6步：汇编

USB电缆孔

请勿尝试为USB钻孔电缆孔连接器虽然塑料容器的侧面作为塑料倾向于分裂和芯片。相反，使用热烙铁的尖端熔化孔，然后用锋利的刀修剪。注意不要吸入烟雾。

轴伸展器

更换其中一个4mm＆＃8220;平头螺钉＆＃8221;在带有4mm x 10mm螺栓的轴伸扩展器中。该螺栓用于激活微动开关。

微动开关

定位微动开关，使其在4mm螺栓上被激活轴沿顺时针方向旋转。

我用两匝20规格的铜线将微动开关连接到外壳上，因为没有现成的2mm螺母和螺栓。

剩余组件

布局并不重要。电机轴位于中央。 Arduino和电机控制器安装在尼龙垫片上，可以将电线夹在下面。

安装传感器

照片1

显示传感器组件。 HY-SR0F-5插座采用母头插座设计。所有不需要的销钉都已拆除，并在塑料上钻了3毫米的孔。然后通过3mm螺母和螺栓将割台连接到支架上。

Photo 2

显示传感器组件的侧视图。头部的电线与支架电缆连接。这＆＃8220;消除压力＆＃8221;传感器旋转时可防止不必要的电缆移动还要注意＆＃8220;灰＆＃8221;导线连接到IC1的引脚10。这根电线是可选的，可将二次回波馈送到Arduino。

上电后微动开关操作后，将传感器组件安装到轴延长器上。然后轴在其家中＆＃8221;位置。

步骤7：软件安装

按此顺序安装以下代码：

Arduino IDE

处理3

声学雷达发送器下载并安装处理3 ［1］

将附件的内容＆＃8220; acoustic_radar_sender_2.ino＆＃8221;复制到Arduino＆＃8220; sketch＆＃8221;，保存，然后将其上传到您的Arduino Uno R3。

关闭Ardino IDE，但保持USB电缆连接。

声雷达接收器

复制附件的内容， ＃＆8220; acoustic_radar_receiver.pde＆＃8221;处理＆＃8220;草图＆＃8221;。

修正

［1］

“acoustic_radar_sender_2.ino”修复“acoustic_radar_sender_1.ino”中的“scan-creep”错误。感谢https：//www.instructables.com/member/newtoeu/instr 。..指出来。

第8步：测试

单击左上角＆＃8220;运行＆＃8221;处理窗口中的按钮，您的项目将会突然变为现实。

尝试检测不同的物体：

附近的物体要求发射（T）传感器较低，以防止“光束”通过顶部。

更远的物体需要更大的表面积，因为随着光束的扩散，声能损失很多。..。..加上回波也会扩散。

试验三个安装孔。

您可能希望尝试垂直安装传感器，以便发送和接收波束宽度重叠。