[ARDUINO] Oko Cyklopa – ultradźwiękowy „radar” do lokalizacji obiektów

List. 4. Fragment programu sortujący wyniki pomiaru

if(A<=B)
{
  if(A<=C)
  {
    A;
  }
  else
  {
    C;
  }
}
else
{
  if(B<=C)
  {
    B;
  }
}

Podczas analizy schematu napotkałem kluczowy problem. Pierwotnie urządzenie miało być zasilane z wykorzystaniem stabilizatora napięcia zamontowanego na płytce startowej Arduino Leonardo. Jednak wykorzystany w projekcie silnik serwo potrzebował większej mocy niż mógł dostarczyć stabilizatora. Powodowało to znaczne spadki napięcia w układzie, co skutkowało zerowaniem się mikrokontrolera. Aby zabezpieczyć układ przed spadkami napięcia, wykorzystałem układ zasilający step-down, który stał się równoległym źródłem napięcia dla silnika serwo oraz Arduino. Na rysunku 4 znajduje się ostateczny schemat urządzenia.

Rys. 4. Schemat elektryczny finalnego urządzenia

Pamiętając o estetycznym programowaniu zostały przygotowane bloki funkcyjne realizujące główne zadania. Pierwszy realizuje pobranie oraz analizę danych z czujników ultradźwiękowych (listing 5 i listing 6), natomiast drugi blok główny kieruje pracą serwomechanizmu (listing 7).

List. 5. Fragment programu odpowiedzialny za pomiar odległości

void pomiar_odleglosci ()
{
  // impuls 10 uS inicjalizujacy - patrz dokumentacja
  digitalWrite(TX1, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TX1, LOW);
  TIME1 = pulseIn(RX1, HIGH);
  digitalWrite(TX2, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TX2, LOW);
  TIME2 = pulseIn(RX2, HIGH);
  digitalWrite(TX3, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TX3, LOW);
  TIME3 = pulseIn(RX3, HIGH);
}

List. 6. Fragment programu sortujący wartości odczytane przez czujniki

  if(TIME1<=TIME2)
 {
   if (TIME1<=TIME3)
   {
     dx=5;
   }
   else
   {
     dx=15;
   }
 } 
 else
 {
   if(TIME2<=TIME3)
   {
     dx=-15;
   }
 }

List. 7. Pętla główna programu

void loop()
{
  pomiar_odleglosci();
  // szerokość odbitego impulsu w uS podzielone przez
  // 58 to odleglosc w cm - patrz dokumentacja
  Serial.print("  Czujnik 1: ");
  TIME1=TIME1/58;
  Serial.print(TIME1);
  Serial.print("  Czujnik 2: ");  
  TIME2=TIME2/58;
  Serial.print(TIME2);
  Serial.print("  Czujnik 3: ");  
  TIME3=TIME3/58;
  Serial.println(TIME3);
  
  if(TIME1<=TIME2)
  {
    if (TIME1<=TIME3)
    {
      dx=0;
    }
    //w przypadku śledzenia obiektu przez oko frontowe brak reakcji
    else
    {
      dx=15;
    }
  //w przypadku wykrycia obiektu przez oko prawe obrót w prawo
  } 
  else
  {
    if(TIME2<=TIME3) { dx=-15; } //w przypadku wykrycia obiektu przez oko lewe obrót w lewo } pos=pos+dx; //zabezpieczenie przed osiągnięciem przez silnik wartości skrajnych if(pos>170)
  {
    pos=170;
  }
  else
  {
    if(pos<10)
    {
      pos=10;
    }
  }
  Serial.println(pos);
  myservo.write(pos);              // ustawienie silnika serwo w pozycji "pos"
  delay(70); 
}

Opisywany projekt jest przeznaczony przede wszystkim dla początkujących oraz średnio-zaawansowanych adeptów robotyki. Pozwala zdobyć doświadczenie w dziedzinie wykorzystania czujników ultradźwiękowych w różnych konfiguracjach portów. Realizując ten projekt (fotografia 5) zyskujemy umiejętności wykorzystania silników serwo, które dzięki swej precyzji często są obowiązkowym punktem kolejnych projektów.

Fot. 5. Widok zmontowanego urządzenia