آموزش ساخت رادار سونار با آردوینو و ماژول SRF با نرم افزار گرافیکی رادار

رادار Radar از حروف اول کلمات Radio Detection and Ranging به معنای کشف و فاصله‌یابی رادیویی گرفته شده است. این اصطلاح را نیروی دریایی آمریکا در سال ۱۹۴۱ پیشنهاد داد و حدود ۷۶ کشور آن را پذیرفتند. رادار در صنایع مختلف چه نظامی و چه غیر نظامی مصرف دارد. رادار میتواند لیزری یا رادیویی باشد. در ادامه شیوه ساخت رادار با سنسور فراصوت و برد آردوینو را آموزش خواهیم داد. در ادامه با وب سایت مرجع آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

مبانی کار رادار Radar

در واقع اختراع رادار از یک پدیده فیزیکی و بسیار طبیعی به نام انعکاس گرفته شده است. همه ما بارها و بارها بازگشت صدا را در مقابل صخره های عظیم تجربه کرده‌ایم. نور خورشید هم با استفاده از همین پدیده است؛ هنگام شب با انعکاس از سطح ماه به ما می‌رسد. امواج رادیویی و الکترو مغناطیس قابلیت انعکاس و بازتاب دارند. رادار Radar بر اساس همین خاصیت ساده به وجود آمد. بنابراین بشر در ساخت رادار از طبیعت استفاده‌های فراوان و اساسی کرده و وسیله‌ای سودمند ساخته است. ساده‌ترین نوع رادار در حقیقت از یک فرستنده و یک گیرنده رادیویی به وجود آمدند. این وسایل ابتدایی فقط قادر بودند وجود شیء را اعلان کنند و به هیچ وجه توانایی تشخیص اندازه و ویژگی‌های دیگر آن را نداشتند.

مکانیسم کار رادار Radar

همان طور که امواج دریا و امواج صوتی پس از رسیدن به مانعی منعکس می‌شوند، امواج الکترومغناطیسی هم وقتی به مانعی برخورد کردند، بازگشت دارند. در اثر این بازگشت، وجود مانع را تشخیص می‌دهند. امواج الکترومغناطیسی دقیقا وضعیت مانع را مشخص می‌کنند. یعنی میتوانیم تشخیص دهیم که مانع ساکن است یا در حال حرکت به سمتی خاص است. حتی سرعت جسم هم قابل محاسبه است. امواج منتشر شده از رادار، پس از برخورد به یک جسم دور، بازتاب یافته و به طرف نقطه حرکت بر می‌گردند. امواج برگشتی توسط دستگاه‌های خاص در مبدا تقویت می‌شوند. بعد از تقویت در یک نشانگر یا همان اسکوپ رادار نشان داده می‌شوند. از مدت زمان رفت و برگشت این امواج، فاصله بین جسم و رادار اندازه گیری می‌شود.

معرفی پروژه رادار با ماژول التراسونیک

در این پروژه ماژول التراسونیک SRF04 توسط سروو موتور Servo Motor حرکت دورانی انجام می‌دهد. به عبارتی ماژول SRF04 روی سروو موتور بسته میشود. در اثر حرکت شافت سروو موتور که به ماژول SRF وصل شده است، شروع به ارسال امواج آلتراسونیک به اطراف میکند. این امواج بلافاصله به گیرنده SRF برگشت می‌شوند. سپس اطلاعات به نرم افزار ارسال و در آنجا به صورت گرافیکی نمایش می‌دهد. دقت داشته باشید که ماژول SRF دارای دو سنسور آلتراسونیک است. یکی فرستنده و دیگری گیرنده فراصوت است.

ماژول فاصله سنج SRF04

اساس کار ماژول آلتراسونیک، تشخیص ویژگیهای هدف از طریق تحلیل بازتاب امواج رادیویی یا صوتی می باشد. این ماژول امواج صوتی را با فرکانس بالا ایجاد کرده و موج بازتاب شده را دریافت و تحلیل می نماید. این سنسور با محاسبه ی زمان بین فرستادن سیگنال و گرفتن بازتاب، فاصلهٔ جسم را محاسبه می کند. در این ماژول سنجش مسافت، فرستنده آلتراسونیک و سنسور بر روی یک برد قرار داده شده و مدار الکترونیکی واسط، کار را برای استفاده از این ماژول بسیار ساده می نماید.

اتصالات مدار رادار آردوینو

ابتدا ماژول التراسونیک را به سروو موتور متصل کنید . چندین روش وجود دارد که ما در این مدار از یک برد سوراخ دار کوچک و پین هدر مادگی استفاده کردیم .

پایه سیگنال سروو موتور را به پایه ۱۲ آردوینو متصل کنید.

پایه TRIG ماژول التراسونیک را به پایه ۱۱ آردوینو متصل کنید.

پایه ECHO ماژول التراسونیک را به پایه ۱۰ آردوینو متصل کنید.

پایه های VCC و GND ماژول التراسونیک  را به  پایه های VCC و GND اردوینو متصل کنید.

در سروو موتوری که ما استفاده کردیم پایه قهوه ای (زمین ) و پایه قرمز ( VCC) و پایه نارنجی ( پایه سیگنال ) میباشد . در بعضی سروو موتورها این رنگ ها متفاوت میباشد .

کدهای مدار رادار آردوینو

وسایل مورد نیاز مدار رادار

۱- برد اردوینو UNO یا Mega2560

۲- سیم بردبردی

۳- سروو موتور

۴- ماژول SRF04

اجرای نرم افزار رادار Radar

ابتدا نرم افزار processing-3.3.6 را از دیجی اسپارک دانلود سپس از حالت فشرده خارج کنید. نرم افزار رادار این مدار به زبان جاوا نوشته شده و توسط نرم افزار processing کامپایل و اجرا می‌شود. برای اجرا کافیست کدها را در برنامه processing کپی کرده و بعد از save کردن آن را اجرا کنید. چنانچه ابعاد تصویر بزرگ یا کوچک بود و نیاز به تنظیم داشت به سادگی در کدهای برنامه جاوا (size (1366,768 را پیدا کرده و با تغییر این دو عدد برنامه را به سایز دلخواه و مناسب نمایشگرتان اجرا نمایید. کدهایی که در این مدار نوشته شده برای پورت ۴ سریال می‌باشد. چنانچه آردوینو Arduino با پورت دیگری به  رایانه متصل باشد با خطا مواجه می‌شوید. در صورتی که خواستید با پورت دیگری برنامه اجرا شود در کدهای جاوا  (myPort = new Serial(this,”COM4″, 9600 را پیدا کرده و  شماره پورت آردوینو خود را در آن جایگزین کرده و یا در Device Manager شماره پورت را به ۴ تغییر دهید.

کدهای جاوا برنامه رادار آردوینو

نکته: بهتر است نرم افزار Java.SE.Runtime.Environment.v8 را نیز روی رایانه نصب کنید چون با تست هایی که روی چند رایانه انجام شد معمولا در صورت نبود این برنامه با مشکل مواجه میشوید.

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد.

در پایان نظرات و پیشنهادات خود را با ما درمیان بگذارید و با اشتراک گذاری این آموزش در شبکه های اجتماعی , از وبسایت دیجی اسپارک حمایت کنید.