จอแสดงผลเสมือน: การสร้างแผนที่ด้วย Arduino Radar
เซ็นเซอร์โซนาร์ HC-SR04 เพียงตัวเดียวสามารถวัดระยะทางได้เฉพาะในแนวตรงหน้าเท่านั้น โปรเจกต์ Arduino Radar เลียนแบบการทำงานของเรือดำน้ำหรือหอควบคุมการจราจรทางอากาศ ด้วยการกวาดเซ็นเซอร์ไปทั่วห้องและเชื่อมโยงข้อมูลเข้ากับแอปพลิเคชัน Java คุณจะสามารถสร้างแผนที่ 2D ที่สมบูรณ์ของสภาพแวดล้อมของคุณได้
กลศาสตร์การเคลื่อนที่ของ Servo และการส่งข้อมูล
กลไกฮาร์ดแวร์เป็นตัวกำหนดจังหวะการทำงานของซอฟต์แวร์
- HC-SR04 Ultrasonic Sensor ถูกติดด้วยปืนกาวร้อนไว้บนเขาของ SG90 Micro Servo โดยตรง
- ลูปการกวาด (Sweep Loop): Arduino จะรันลูป
for(pos = 0; pos <= 180; pos++)สำหรับทุกๆ หนึ่งองศา, Servo จะหยุดชั่วครู่, โซนาร์จะส่งคลื่นและวัดระยะทาง (เช่น ที่องศา 45, วัตถุอยู่ห่างออกไป 10cm) - เพย์โหลดการสื่อสาร (Communication Payload): Arduino จะบีบอัดตัวแปรทั้งสองนี้ให้อยู่ในรูปของสตริงอนุกรมที่คั่นด้วยเครื่องหมายจุลภาค แล้วส่งออกทาง USB:
45,10.0\n
การแปลงความเป็นจริงสู่การแสดงผลดิจิทัล (Processing)
สตริงที่แสดงใน Serial Monitor นั้นไร้ประโยชน์สำหรับผู้ใช้งาน คุณต้องใช้ Processing IDE บนคอมพิวเตอร์ของคุณ
- สคริปต์ Java จะเปิดพอร์ต COM และอ่านเพย์โหลด
45,10.0 - มันใช้คณิตศาสตร์ตรีโกณมิติ Polar-to-Cartesian ที่ซับซ้อนอย่างเหลือเชื่อ (
cos(),sin()) ในการคำนวณตำแหน่งที่แน่นอนของวัตถุนั้นบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ - มันจะวาด "Radar Line" สีเขียวที่กวาดไปมาและหมุนได้ 180 องศา
- เมื่อตรวจพบวัตถุ มันจะวาดจุด "blip" สีแดงเข้มตรงตำแหน่งที่วัตถุนั้นตั้งอยู่ในห้องจริง! การแสดงผลจะอัปเดตได้อย่างสมบูรณ์แบบแบบเรียลไทม์ในขณะที่ Radar กวาดไปมา!
ส่วนประกอบของระบบ
- Arduino Uno/Nano: ตัวควบคุมทางกายภาพและตัวรวบรวมข้อมูล
- SG90 Servo Motor และ HC-SR04 Sensor
- ฐาน Chassis ที่พิมพ์ด้วย 3D และมีน้ำหนักมาก (การเคลื่อนที่ของ Servo ที่รวดเร็วจะทำให้ฐาน Chassis พลิกคว่ำได้หากไม่ยึดให้แน่น!)
- Processing 3 หรือ 4 IDE ที่รันโค้ดแสดงผลกราฟิกบน PC/Mac