Giới thiệu Cảm biến sóng siêu âm

Tổng quan về Cảm biến sóng siêu âm

Cảm biến sóng siêu âm (Me Ultrasonic Sensor) là một mô-đun điện tử có thể đo khoảng cách từ 3 cm đến 400 cm. Bạn có thể sử dụng nó để giúp ô tô, robot tránh chướng ngại vật hoặc trong bất kỳ dự án nào cần đo khoảng cách. Cổng được đánh dấu màu vàng, cho biết đây là cổng kỹ thuật số đơn và cần được kết nối với một cổng có màu vàng trên bảng điều khiển chính Makeblock.

Thông số kỹ thuật cảm biến sóng siêu âm

• Điện áp hoạt động: 5 V DC
• Góc đo: 30 độ
• Phạm vi đo: 3 cm – 400 cm (có sai số nhỏ hơn 1 cm)
• Tần số siêu âm: 42 kHz
• Chế độ điều khiển: Điều khiển cổng kỹ thuật số đơn.
• Kích thước mô-đun: 56 mm x 36 mm x 31 mm (L x W x H)

Đặc trưng cảm biến sóng siêu âm

• Bảo vệ chống kết nối ngược, bảo vệ IC khỏi bị hư hỏng khi kết nối nguồn ngược.
• Khu vực được đánh dấu màu trắng là khu vực được khuyến nghị tiếp xúc với dầm kim loại.
• Hỗ trợ Arduino IDE và cung cấp thư viện để đơn giản hóa việc lập trình.
• Hỗ trợ lập trình theo khối mBlock 5, áp dụng cho người dùng ở mọi lứa tuổi.
• Sử dụng cổng RJ25 để kết nối dễ dàng.

• Cài đặt mô-đun, tương thích với gạch Lego.

• Cung cấp cổng dạng pin, hỗ trợ hầu hết các bảng điều khiển chính của dòng Arduino.

Hướng dẫn sử dụng cảm biến sóng siêu âm

Bạn có thể sử dụng mô-đun này với các bảng điều khiển chính (chẳng hạn như mCore và Orion) với cổng RJ25 để tạo ra một số dự án thú vị. Ví dụ như xe tránh chướng ngại vật, đo khoảng cách dựa trên sóng siêu âm và radar đỗ xe.

Mô tả cổng trên cảm biến sóng siêu âm

Cổng của mô-đun này bao gồm ba chân và chức năng của chúng như sau:

• Cổng được đánh dấu màu vàng: cho phép bạn kết nối với bảng điều khiển chính bằng cáp RJ25 và lập trình nó.
• GND: nối đất
• VCC: nguồn điện.
• SIG: đầu ra tín hiệu khoảng cách.

Đấu dây cho cảm biến sóng siêu âm

Kết nối RJ25

Cổng của mô-đun được đánh dấu màu vàng. Do đó, bạn cần kết nối nó với cổng được đánh dấu màu xanh lam trên bảng điều khiển chính Makeblock.

Lấy Makeblock Orion làm ví dụ, bạn có thể kết nối nó với một trong các cổng 3, 4, 6, 7 và 8 như sau:

Kết nối cảm biến sóng siêu âm với cổng RJ25

Cổng 5 được sử dụng để kết nối mô-đun Bluetooth.

Kết nối Dupont

Khi sử dụng cáp Dupont để kết nối module với bo mạch điều khiển chính Arduino UNO, bạn cần kết nối chân SIG với cổng digital như sau:

Kết nối cảm biến sóng siêu âm với cổng Dupont

Lưu ý: Để kết nối mô-đun ở chế độ Dupont, bạn cần hàn các đầu chốt trên mô-đun.

Hướng dẫn lập trình cho cảm biến sóng siêu âm

Bạn có thể lập trình cảm biến sóng siêu âm bằng cách sử dụng lập trình dựa trên khối hoặc lập trình C/C++. Cụ thể như sau:

• Đối với lập trình dựa trên khối, bạn không cần phải có nhiều kinh nghiệm về lập trình. Dù là người mới hay đã có kinh nghiệm, bạn đều có thể dễ dàng thành thạo lập trình dựa trên khối trong một khoảng thời gian ngắn.

• Lập trình C/C++ là ngôn ngữ lập trình truyền thống hơn. Nó hoạt động tốt hơn nếu người dùng hiểu ngôn ngữ C hoặc các ngôn ngữ lập trình khác.

Phần sau đây sử dụng bảng điều khiển chính Orion làm ví dụ để mô tả cách lập trình cảm biến sóng siêu âm.

Lập trình dựa trên khối—mBlock 5

Trước khi bạn sử dụng mBlock 5, hãy tải xuống mBlock. Sau đó, hãy đọc phần trợ giúp trực tuyến về mBlock 5 để tìm hiểu giao diện và các hoạt động cơ bản của mBlock.

Lấy bảng điều khiển chính Orion làm ví dụ. Sau khi thêm thiết bị Orion từ thư viện thiết bị, bạn có thể tìm thấy khối dành cho Cảm biến sóng siêu âm trong danh mục Cảm biến.

Khối mô tả

Khối	Mô tả chức năng
	Tham số: chọn cổng dựa trên cổng bạn kết nối Cảm biến sóng siêu âm Me trên bảng điều khiển chính Chức năng: xuất giá trị khoảng cách giữa mô-đun và đối tượng được phát hiện (đơn vị: cm)

Lập trình C/C++—Arduino IDE

Cấu hình môi trường lập trình

Để lập trình Me Line Follower bằng ngôn ngữ lập trình C/C++, bạn có thể định cấu hình môi trường Arduino IDE bằng cách tham khảo phần sau;

Bước 1: Nhận thư viện chương trình Arduino IDE và Makeblock

Đăng nhập trang web chính thức của Arduino để tải xuống Arduino IDE:

https://www.arduino.cc/en/Main/Software

Bạn nên tải về gói cài đặt cho hệ điều hành tương ứng (Tuỳ thuộc phiên bản mới nhất).

ảnh

Bước 2: Tải các chức năng của thư viện Makeblock:

https://github.com/Makeblock-official/Makeblock-Libraries/archive/master.zip

Bước 3: Mở ứng dụng Arduino. Nếu bạn đã mở nó, bạn cần khởi động lại để xem thay đổi.

Sau khi định cấu hình môi trường Arduino IDE, chọn Ví dụ > Examples > MakeBlockDrive > Me_UltrasonicSensor >  UltrasonicSensorTest để lập trình Cảm biến sóng siêu âm.

Mô tả chức năng chương trình

Cảm biến sóng siêu âm kiểm tra, đọc giá trị khoảng cách giữa mô-đun và đối tượng được phát hiện (đơn vị: cm). Đồng thời, xuất kết quả ra màn hình nối tiếp trong Arduino IDE cứ sau 100 mili giây.

Tải đoạn mã lên Makeblock Orion và nhấp vào màn hình nối tiếp Arduino, bạn sẽ thấy kết quả đang chạy như sau:

Mô tả chức năng

Tên	Mô tả
MeUltrasonicSensor(cổng uint8_t)	Xác định cổng dựa vào cổng kết nối Cảm biến sóng siêu âm trên bảng điều khiển chính
long distanceCm()	Đọc giá trị khoảng cách tính bằng cm
long distanceInch()	Đọc giá trị của khoảng cách tính bằng inch

Phân tích nguyên tắc hoạt động của cảm biến sóng siêu âm

Cảm biến sóng siêu âm đi kèm với hai “mắt”. Một trong số đó (được đánh dấu bằng T) là máy phát siêu âm, mắt còn lại (được đánh dấu bằng R) là máy thu siêu âm.

Máy phát siêu âm truyền sóng siêu âm theo một hướng và bắt đầu chấm công. Sóng siêu âm lan truyền trong không khí, quay trở lại ngay khi gặp vật cản trên đường và dừng chấm công ngay lập tức khi máy thu siêu âm nhận được sóng phản xạ.

Tốc độ truyền sóng âm trong không khí là 340 m/s. Sử dụng thời gian được bộ đếm thời gian ghi lại để tính khoảng cách từ điểm truyền đến chướng ngại vật, tức là s=340×t/2.

Sơ đồ hoạt động của cảm biến sóng siêu âm