يستخدم MicroPython على نطاق واسع مع المتحكمات الدقيقة والأنظمة المدمجة. يمكننا كتابة التعليمات البرمجية والمكتبات داخل MicroPython IDE وواجهة أجهزة استشعار متعددة. سيرشدك هذا الكتاب إلى قياس المسافة باستخدام ESP32 مع مستشعر HC-SR04.
ESP32 مع مستشعر الموجات فوق الصوتية HC-SR04 باستخدام MicroPython
يتطلب ربط ESP32 بالموجات فوق الصوتية فقط توصيل سلكين. باستخدام أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ، يمكننا قياس مسافة الجسم ويمكننا إطلاق الاستجابات بناءً على هذا النظام مثل أنظمة تجنب الاصطدام بالسيارة.
باستخدام MicroPython ، وهي لغة مصممة لـ ESP32 ووحدات التحكم الدقيقة الأخرى ، يمكننا التعامل مع أجهزة استشعار متعددة مثل HC-SR04 . سيتم كتابة كود MicroPython الذي يحسب الوقت الذي تستغرقه موجة SONAR للوصول من المستشعر إلى الكائن والعودة إلى الكائن. باستخدام صيغة المسافة لاحقًا ، يمكننا حساب مسافة الجسم.
فيما يلي بعض الملامح الرئيسية لمستشعر HC-SR04:
| صفات | قيمة |
| جهد التشغيل | 5 فولت تيار مستمر |
| التشغيل الحالي | 15 مللي أمبير |
| تردد التشغيل | 40 كيلو هرتز |
| المدى الخاص بي | 2 سم / 1 بوصة |
| أقصى مدى | 400 سم / 13 قدم |
| دقة | 3 ملم |
| زاوية القياس | <15 درجة |
HC-SR04 Pinout يحتوي HC-SR04 على ما يلي أربعة دبابيس:
- Vcc: قم بالاتصال بـ ESP32 Vin pin
- Gnd: اتصل بـ GND
- علم حساب المثلثات: دبوس لتلقي إشارة التحكم من لوحة ESP32
- صدى صوت: إرسال إشارة العودة. تستقبل لوحة التحكم الدقيق هذه الإشارة لحساب المسافة باستخدام الوقت
كيف يعمل الموجات فوق الصوتية
بعد توصيل مستشعر HC-SR04 بـ ESP32 ، تظهر إشارة في علم حساب المثلثات سيتم إنشاء دبوس بواسطة اللوحة. بمجرد تلقي الإشارة عند دبوس المثلث لمستشعر HC-SR04 ، سيتم إنشاء موجة فوق صوتية تترك المستشعر وتضرب الجسم أو العائق. بعد ضربه سوف يرتد مرة أخرى إلى سطح الكائن.
بمجرد أن تعود الموجة المنعكسة إلى المستشعر الذي يستقبله ، سيتم إنشاء نبضة إشارة عند دبوس الصدى. يستقبل ESP32 إشارة صدى دبوس ويحسب المسافة بين الكائن والمستشعر باستخدام المسافة بين الصيغة.
يجب تقسيم المسافة الإجمالية المحسوبة على اثنين داخل رمز ESP32 حيث أن المسافة التي نحصل عليها في الأصل تساوي المسافة الإجمالية من المستشعر إلى الكائن والعودة إلى طرف استقبال المستشعر. إذن المسافة الحقيقية هي الإشارة التي تساوي نصف تلك المسافة.
تخطيطي
فيما يلي مخطط لربط ESP32 بمستشعر الموجات فوق الصوتية:
قم بتوصيل المشغل ودبوس صدى المستشعر مع GPIO 5 و GPIO 18 من ESP32 على التوالي. قم أيضًا بتوصيل ESP32 GND و Vin pin مع دبابيس المستشعر.
| HC-SR04 جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية | دبوس ESP32 |
| علم حساب المثلثات | GPIO 5 |
| صدى صوت | GPIO 18 |
| GND | GND |
| VCC | يأتي |
المعدات
المكونات التالية مطلوبة لبرمجة جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية:
- ESP32
- HC-SR04
- اللوح
- أسلاك العبور
كيفية إعداد HC-SR04 بالموجات فوق الصوتية مع ESP32 باستخدام MicroPython
قبل أن نتمكن من برمجة ESP32 باستخدام مستشعر فوق صوتي ، نحتاج إلى تثبيت مكتبة فيه. قم بتوصيل لوحة ESP32 بجهاز الكمبيوتر. اتبع الخطوات لإكمال تكوين ESP32 باستخدام مستشعر الموجات فوق الصوتية في Thonny IDE باستخدام MicroPython.
الخطوة 1: افتح الآن Thonny IDE. قم بإنشاء ملف جديد في نافذة المحرر اذهب إلى : ملف> جديد أو اضغط السيطرة + ن .
بمجرد فتح الملف الجديد ، الصق الكود التالي في نافذة محرر Thonny IDE.
يستورد آلة و زمنمن آلة يستورد دبوس
صف دراسي HCSR04:
# echo_timeout_us مبني في حد نطاق الرقاقة (400 سم)
def __الحار__ ( الذات و الزناد و echo_pin و echo_timeout_us = 500 * اثنين * 30 ) :
الذات . echo_timeout_us = echo_timeout_us
# دبوس الزناد التهيئة (خارج)
الذات . اثار = دبوس ( الزناد و الوضع = دبوس. خارج و يحذب = لا أحد )
الذات . اثار . القيمة ( 0 )
# بدء صدى دبوس (في)
الذات . صدى صوت = دبوس ( echo_pin و الوضع = دبوس. في و يحذب = لا أحد )
def _send_pulse_and_wait ( الذات ) :
الذات . اثار . القيمة ( 0 ) # استقرار المستشعر
زمن . نومنا ( 5 )
الذات . اثار . القيمة ( 1 )
# أرسل نبضة 10us.
زمن . نومنا ( 10 )
الذات . اثار . القيمة ( 0 )
محاولة :
نبض_وقت = آلة. الوقت_النبض_ لنا ( الذات . صدى صوت و 1 و الذات . echo_timeout_us )
إرجاع نبض_وقت
إلا OSError كما السابق:
إذا السابق. أرجس [ 0 ] == 110 : # 110 = ETIMEDOUT
رفع OSError ( 'خارج النطاق' )
رفع السابق
def المسافة_ مم ( الذات ) :
نبض_وقت = الذات ._send_pulse_and_wait ( )
مم = النبض_الوقت * 100 // 582
إرجاع مم
def المسافة_ سم ( الذات ) :
نبض_وقت = الذات ._send_pulse_and_wait ( )
سم = ( النبض_الوقت / اثنين ) / 29.1
إرجاع سم
الخطوة 2: بعد كتابة ملف مكتبة الكود داخل نافذة المحرر الآن علينا حفظه داخل جهاز MicroPython.
الخطوه 3: اذهب إلى : ملف> حفظ أو اضغط السيطرة + S. .
الخطوة الرابعة: سوف تظهر نافذة جديدة. تأكد من أن ESP32 متصل بجهاز الكمبيوتر. حدد جهاز MicroPython لحفظ ملف المكتبة.
الخطوة الخامسة: احفظ ملف مكتبة الموجات فوق الصوتية بالاسم hcsr04.py وانقر نعم .
الآن تمت إضافة مكتبة مستشعر hcsr04 بالموجات فوق الصوتية بنجاح إلى لوحة ESP32. الآن يمكننا استدعاء وظائف المكتبة داخل الكود لقياس مسافة الكائنات المختلفة.
كود لجهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية باستخدام MicroPython
بالنسبة لكود جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ، قم بإنشاء ملف جديد ( السيطرة + ن ). في نافذة المحرر ، أدخل الرمز الوارد أدناه واحفظه داخل ملف main.py أو boot.py ملف. سيقوم هذا الرمز بطباعة مسافة أي كائن يأتي أمام HC-SR04.
بدأ الكود عن طريق استدعاء مكتبات مهمة مثل HCSR04 و زمن مكتبة مع ينام لإعطاء التأخير.
بعد ذلك ، أنشأنا كائنًا جديدًا باسم المستشعر . يأخذ هذا الكائن ثلاث حجج مختلفة: المشغل ، والصدى ، والمهلة. يتم تعريف المهلة هنا على أنها أقصى وقت بعد خروج المستشعر عن النطاق.
المستشعر = HCSR04 ( الزناد = 5 و echo_pin = 18 و echo_timeout_us = 10000 )لقياس وحفظ المسافة يسمى كائن جديد مسافه: بعد تم إنشاؤه. سيوفر هذا الكائن المسافة بالسنتيمتر.
مسافه: بعد = المستشعر. المسافة_ سم ( )اكتب الكود التالي للحصول على البيانات بالملليمتر.
مسافه: بعد = المستشعر. المسافة_ مم ( )بعد ذلك ، قمنا بطباعة النتيجة على غلاف MicroPython IDE.
مطبعة ( 'مسافه: بعد:' و مسافه: بعد و 'سم' )في النهاية يتم إعطاء تأخير قدره 1 ثانية.
ينام ( 1 )يتم إعطاء الرمز الكامل أدناه:
من hcsr04 يستورد HCSR04من زمن يستورد ينام
# ESP32
المستشعر = HCSR04 ( الزناد = 5 و echo_pin = 18 و echo_timeout_us = 10000 )
# ESP8266
#sensor = HCSR04 (trigger_pin = 12 ، echo_pin = 14 ، echo_timeout_us = 10000)
في حين حقيقي :
مسافه: بعد = المستشعر. المسافة_ سم ( )
مطبعة ( 'مسافه: بعد:' و مسافه: بعد و 'سم' )
ينام ( 1 )
بعد كتابة وحفظ الكود داخل جهاز MicroPython ، أقوم الآن بتشغيل المستشعر فوق الصوتي main.py كود الملف. انقر فوق زر التشغيل أو اضغط F5 .
إخراج جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية عندما يكون الكائن قريبًا
الآن ضع كائنًا بالقرب من المستشعر بالموجات فوق الصوتية وتحقق من المسافة المقاسة على نافذة الشاشة التسلسلية لـ Arduino IDE.
يتم عرض مسافة الكائن في محطة القشرة. الآن يتم وضع الجسم على بعد 5 سم من جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية.
إخراج جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية عندما يكون الكائن بعيدًا
الآن للتحقق من نتيجتنا ، سنضع الأشياء بعيدًا عن المستشعر ونتحقق من عمل المستشعر بالموجات فوق الصوتية. ضع الأشياء كما هو موضح في الصورة أدناه:
ستعطينا نافذة الإخراج مسافة جديدة وكما نرى أن الكائن بعيد عن المستشعر ، وبالتالي فإن المسافة المقاسة تقريبًا. 15 سم من جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية.
استنتاج
قياس المسافة له تطبيق رائع عندما يتعلق الأمر بالروبوتات والمشاريع الأخرى ، فهناك طرق مختلفة لقياس المسافة. يمكن لـ HC-SR04 مع ESP32 قياس مسافة الأجسام المختلفة. هنا ستغطي هذه الكتابة جميع الخطوات التي يحتاجها المرء لدمجها وبدء قياس المسافة باستخدام ESP32.