Ультрадыбыстық қашықтық сенсоры

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы білім және ғылым министірлігі

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті

«6B07110 - Робототехникалық жүйелер» мамандығы бойынша «Сигналдар және жүйелер» пәні бойынша қорытынды емтихан

БАҒДАРЛАМАСЫ

(күзгі семестр, 2023/2024)

Тақырыбы: Жарықдиодты индикаторы бар тұрақ сенсорлары

Факультет «Механика-Математика»

Орындаған: Төлеубек Айдана Нұржанқызы

Тексерген: Сагитжанов Бирлик Майронович

Алматы 2023 г.

Мазмұны

Введение . . . 3

1 Есеп бойынша талдау . . . 4

1. 1 Arduino платформасы . . . 4

2 Arduino негізіндегі тұрақ радар схемасын әзірлеу . . . 5

2. 1 Arduino негізіндегі тұрақ радарының функционалдық құрамын анықтау . . . 6

2. 1. 2 Блок-схема бойынша жүйе жұмысын сипаттау . . . 7

2. 2 Микроконтроллерді таңдау . . . 7

2. 3 Құрылғы компоненттерін таңдау . . . 8

2. 3. 1 Ультрадыбыстық қашықтық сенсоры . . . 8

2. 3. 2 Зуммер . . . 9

2. 4 Бағдарламасы . . . 10

3. Қорытынды . . . 10

4. Әдебиет . . . 11

Приложение А - Программаның коды . . . 11

Приложение В -Электр құрылысының схемасы . . . 12

Приложение С - Қосылу схемасы . . . 13

Приложение D - Презентация . . . 14

Мазмұны

Тұрақ - жас және тәжірибелі жүргізушілер үшін ең қиын және талап ететін жағдайлардың бірі. Жүргізу мектебінде басшылыққа алынатын және оларды жүргізуді үйрететін сигналдық конустар мен белгілер әрқашан бірдей көлемде және бір жерде орналасқан, бірақ іс жүзінде әрбір сапардың соңында сізге жаңа жағдайларға бейімделу қажет, соның нәтижесінде артқы тұрақ мәселесін шешуге тек автокөлік әуесқойлары ғана емес, сонымен қатар автоөндірушілер мен автокөлік бөлшектерін өндірушілер де бұл қадамға байыппен қарайды.

ҚР Жол қауіпсіздігі мемлекеттік инспекциясының мәліметінше, 2020 жылдан бері көлік тұрақтарында жиі орын алатын апаттардың себебі анықталды. Мемлекеттік жол қозғалысы қауіпсіздігі инспекциясы жариялаған құжатқа сәйкес, 10 жыл ішінде автотұрақтарға кіру және шығуға байланысты жазатайым оқиғалардың саны 30%-дан астамға өскен. Жалпы алғанда, барлық жол-көлік оқиғаларының шамамен 40% маневрлердің осы түрлерімен байланысты.

Автотұрақпен байланысты жол-көлік оқиғаларының жиілігінің өсуінің негізгі себептері көліктердің пішінінің өзгеруі мен урбанизация процестері болып табылады, бұл автомобильдердің көп санының пайда болуына, ғимараттар мен құрылыстардың неғұрлым тығыз дамуына әкеледі. Мұның бәрі кері бағытта жүру кезінде қиындықтарға әкеледі. Статистикалық талдау көрсеткендей, үлкен көліктермен, внедорожник көліктерімен болған оқиғалар шағын көліктерге қарағанда 30% жиі орын алады.

Соқтығыстардың ең көп саны автомобильдер кері қозғалыста болған кезде болады. Оның үстіне 10 жағдайдың 8-інде көліктің тоқтап тұрған көлікпен соқтығысуы (тұрақтан шығу) кезінде ЖКО орын алады. Егер көліктер артқы тұрақ сенсорларымен жабдықталған болса, осы соқтығыстардың үштен бірін болдырмауға болады. Осы мақсатта Америка Құрама Штаттары барлық жаңа көліктерге артқы көрініс камераларын орнатуды талап ететін ереже енгізді.

Тұрақ сенсорлары - автокөліктерге орнатылған және жүргізушіге артында немесе жағында болуы мүмкін кедергілер туралы ескертуге арналған құрылғы. Тұрақ сенсорларының негізгі функциясы кері қозғалыс немесе тұрақ кезінде қауіпсіздік пен жайлылықты қамтамасыз ету болып табылады.

Тұрақ құрылғыларының негізгі элементтері:

- ультрадыбыстық қашықтық сенсоры - көлік құралының кедергіге дейінгі қашықтығын өзгертуге жауап беретін құрылғы;

- электронды басқару блогы - құрылғының жұмысына жауап беретін, сенсорлардан келетін сигналды өңдейтін және барлық тұрақ датчиктерінің жүйелерін басқаратын негізгі элемент;

Ультрадыбыстық сенсорлардың жұмысын жаңғырық эхолот жұмысымен салыстыруға болады. Датчик сигнал жібереді, ол кедергіге тап болған кезде оның бетінен шағылысып, кері қайтарылады. Осыдан кейін басқару блогы толқын ұзындығын талдайды және осылайша нысанға дейінгі қашықтықты есептейді. Мұның бәрі бірнеше секундты алады. Бұл түрдегі сенсорлар машинадан 0, 2-2 м қашықтықта кез келген дерлік кедергілерді оңай анықтайды.

1 Есеп бойынша талдау

Қазіргі уақытта көліктердің пішінінің өзгеруіне және урбанизация процестеріне байланысты автокөлікті кері бағытта қою қиынщылығы бар. Дегенмен, заманауи технологияларды қолдану арқылы кері жүрген кездегі көліктің кедергімен соқтығысу мүмкіндігін азайтуға мүмкіндік туды.

Arduino платформасы

Arduino аппараттық-бағдарламалық қамтамасыз ету платформасы құрылғыны жобалаудың тиімді платформасы болып табылады. Arduino платформасы жаңа құрылғыларды жобалауға және жасауға арналған. Arduino-да C/C++ танымал бағдарламалау тілдеріне негізделген өзінің тегін интеграцияланған әзірлеу ортасы бар. Құрылғыны әзірлеу мүмкіндіктерін кеңейту үшін көптеген Arduino-үйлесімді тақталар бар. Arduino Atmel негізінде жүзеге асырылады. Arduino - бұл қосымша модульдерді қосуға арналған түйреуіштері бар тақта. Arduino-да модульдер мен компоненттердің үлкен дерекқоры бар. Ең танымал Arduino платформаларының құны бәсекелестермен салыстырғанда төмен.

1-суретте Arduino платформасының нұсқалары көрсетілген. Изображение выглядит как электроника, Электронный компонент, Компонент схемы, Электронная техника Автоматически созданное описание Рисунок 1 - Платформа Arduino

Arduino үшін әртүрлі тапсырмаларға және платформаларды кеңейтуге арналған көптеген дайын модульдер бар. Arduino-да жоба жасау үшін бағдарламалау және микропроцессорлар саласындағы кәсіби білім қажет емес.

Жоғарыда айтылғандардың барлығын қорытындылайтын болсақ, Arduino платформасы оның құнына, сенсорлардың үлкен базасына және әртүрлі модульдермен және перифериялық жабдықпен үйлесімділігіне байланысты бұл мәселені шешуге ең қолайлы.

2. Негізгі бөлім. Arduino негізіндегі тұрақ радар схемасын әзірлеу

Arduino негізіндегі тұрақ радарының электрлік құрылымдық диаграммасын дұрыс жасау үшін құрылғының функционалдық құрамы мен әрекеттерінің ретін анықтау қажет. Arduino негізіндегі тұрақ радарының электрлік құрылымдық диаграммасы В қосымшасында және 2-суретте көрсетілген.

Изображение выглядит как диаграмма, План, Технический чертеж, текст Автоматически созданное описание

Рисунок 2 - Arduino негізіндегі тұрақ радарының құрылымдық схемасы

2. 1 Arduino негізіндегі тұрақ радарының функционалдық құрамын анықтау

Arduino негізіндегі тұрақ радары келесі функционалды блоктарды қамтиды:

- контроллер блогы, оған мыналар кіреді:

1) кварцты резонаторлық блок;

2) сызықты тұрақтандырғыш блогы;

3) контроллердің дисплей блогы;

4) микроконтроллер блогы;

5) сақтандырғыш қорабы;

6) қосқыш блогы.

- ультрадыбыстық қашықтық сенсоры блогы, оған мыналар кіреді:

1) қабылдағыш блогы;

2) таратқыш блогы.

- дыбыстық блок;

- электрмен жабдықтау;

- құрылғы дисплей блогы.

Дәл осы құрылғының негізгі құрамы Arduino негізіндегі тұрақ радарын іске асыру үшін қажет.

2. 1. 2 Блок-схема бойынша жүйе жұмысын сипаттау

Arduino негізіндегі тұрақ радары құрылғысында ультрадыбыстық қашықтық сенсоры, микроконтроллер, дыбыс сигналы және индикатор блогы бар. Жүйенің барлық элементтері қажетті кернеуі бар тұрақты ток көзінен жұмыс істейді - он екі вольт, бұл тұрақ радары құрылғысының мерзімінен бұрын істен шығу мүмкіндігін болдырмайды.

Қуат көзі контроллерге қосылған. Контроллер бүкіл тұрақ радар жүйесін қуатпен қамтамасыз етеді. Дисплей блогы жүргізушіге көліктің кері бағытта кедергіге жақындағанын хабарлау үшін қолданылады. Қоңырау құрылғысы жүргізушіге көліктің кедергіге жақындап келе жатқаны туралы дыбыстық ескерту үшін қызмет етеді.

Контроллер таратқыш блогының кірісіне ұзақтығы 10 микросекунд импульс береді. Контроллерге қосылған ультрадыбыстық қашықтық сенсорында сигнал таратқыш құрылғы арқылы ықтимал кедергіге жіберілетін 40 кГц жиіліктегі 8 импульсқа түрленеді. Импульстар кедергіге жеткенде, олар одан шағылысады және қабылдағышпен қабылданады, бұл ультрадыбыстық қашықтық сенсорының шығысында кіріс сигналының болуын қамтамасыз етеді. Шығарылған сигналдың жүріп өткен жолын есептегеннен кейін контроллер оны жүріп өткен қашықтыққа байланысты эталондық қашықтықтың берілген сандарымен салыстырады, дисплей блогы жанады, сигналдық құрылғы қосылады.

2. 2 Микроконтроллерді таңдау

Тұрақ радары құрылғысының ең маңызды бөлігі микроконтроллер болып табылады. Бұл жұмыстың осы бөлігінде талқыланатын нәрсе. Arduino микроконтроллер нарығын талдай отырып, әзірленген микроконтроллер жүйесінің талаптарына сәйкес келетін үш микроконтроллер анықталды: Arduino nano, Arduino uno және Arduino mini.

Микроконтроллерлер тек бес параметр бойынша ерекшеленеді: плата өлшемі, USB портының болуы және қуат розеткасының болуы, жад сыйымдылығы және өнімділігі. Бұл USB портының болуы және қуат розеткасының болуы, жад сыйымдылығы және өнімділігі әзірленетін жүйе үшін микроконтроллерді таңдау кезінде негізгі сипаттамалар болды.

2. 3 Құрылғы компоненттерін таңдау

Жүйенің маңызды құрамдас бөлігі - сенсор. Әзірленіп жатқан жүйе көлік пен кедергі арасындағы қашықтықты анықтау үшін ультрадыбыстық қашықтық сенсорын пайдаланады. Сондай-ақ жүргізушіге көліктің кедергіге жақындағанын хабарлау үшін дыбыс сигналы қажет. Бұл бөлім осы компоненттерді таңдауға арналады.

2. 3. 1 Ультрадыбыстық қашықтық сенсоры

Arduino негізіндегі тұрақ радарын енгізу үшін сізге көліктің кедергіге дейінгі қашықтығын есептеу керек, ультрадыбыстық қашықтық сенсоры бұл тапсырманы жақсы шешеді.

Arduino компоненттерінің нарығын талдай отырып, таңдау HC-SR04 модульдік ультрадыбыстық қашықтық сенсорына түсті.

3-суретте HC SR04 ультрадыбыстық қашықтық сенсоры көрсетілген

Изображение выглядит как кофейная чашка, кружка, кофе, электроника Автоматически созданное описание

3-сурет - Ультрадыбыстық қашықтық сенсоры HC-SR04

HC SR04 ультрадыбыстық қашықтық сенсорының өлшеу диапазоны екі сантиметрден төрт метрге дейін. Оның жұмысына электромагниттік сәулелену мен күн энергиясы әсер етпейді. HC-SR04 ультрадыбыстық қашықтық сенсоры қабылдағыш пен таратқышты қамтиды. Сенсор келесідей жұмыс істейді: контроллер ультрадыбыстық қашықтық сенсорының Trig кірісіне он микросекунд ұзақтығы бар импульсті жібереді, ультрадыбыстық қашықтық сенсоры ультрадыбыстық импульсті жібереді, ол кедергіден шағылысады және анықталады. Содан кейін ультрадыбыстық қашықтық сенсорының Эхо шығысынан дыбыс толқынының жүру уақытына сәйкес ұзақтықпен импульс қайтарылады.

2. 3. 2 Зуммер

Жүргізушіге көліктің кері қозғалыстағы кедергіге жақындағаны туралы хабарлаудың маңызды құрамдас бөлігі дыбыс сигналы болып табылады. Оның рөлі - автокөлік кері қозғалыстағы кедергіге сыни жақындаған кезде көлік құралының жүргізушісіне дыбыстық ескерту беру. Arduino үшін компоненттер нарығын талдай отырып, таңдау KY-012 белсенді дыбыс модуліне түсті.

4-суретте KY-012 белсенді сигналдық модулі көрсетілген

Изображение выглядит как круг, электроника, проигрыватель пластинок Автоматически созданное описание

4-сурет - Белсенді сигналдық модуль KY-012

KY-012 белсенді сигналдық модулі қуат қосылған кезде шамамен 2, 5 кГц жиілікпен дыбыс шығаратын белсенді пьезоэлектрлік дыбыстық сигналдан тұрады.

2. 4 Бағдарламасы

Құрылғыны әзірлеудің бұл кезеңінің міндеті алгоритмді формализациялау және бағдарлама диаграммасын жасау болып табылады.

Бағдарлама тізбегін дұрыс әзірлеу үшін тапсырманы орындауға қатысатын құрылғы құрамдастарын, атап айтқанда Arduino негізіндегі паркинг радар құрылғыларын білу керек, сондай-ақ әрекеттер тізбегін анықтау керек.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.