طراحی و پیاده سازی متر دیجیتال با سنسور فاصله سنج SRF و برد آردوینو

 اندازه گیری و بدست آوردن ابعاد همواره یکی از دغدغه های بشر به شمار می رفته است. برای اندازه گیری ابعاد، فاصله و… متر و خط کش از ابزارهای فوق العاده کاربردی به شمار می روند. به کمک این دو ابزار می توانیم ابعاد را اندازه گیری کنیم. اما گاهی اوقات متر و خط کش بلند جهت اندازه گیری ابعاد در اختیار نداریم. در اینجا می توانیم از فناوری استفاده کرده و به کمک برد آردوینو، اقدام به طراحی و پیاده سازی متر یا خط کش دیجیتال کنیم. در این آموزش با اتصال سنسور فاصله سنج SRF05 به برد آردوینو، یک متر دیجیتال می سازیم. از طرفی دیگر با اتصال نمایشگر سون سگمنت به برد آردوینو، می توانیم فاصله اندازه گیری شده را مشاهده نماییم.  در ادامه با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی ، دیجی اسپارک همراه باشید.

برد آردویینو UNO

 هسته پردازشی پروژه متر دیجیتال، برد آردویینو UNO است. در این پروژه، سنسور فاصله سنج SR05 وظیفه ارسال داده های مربوط به فاصله را به آردویینو، بر عهده دارد. با محاسبه فاصله بر اساس داده های دریافتی از سنسور SRF05، فاصله محاسبه شده روی نمایشگر سون سگمنت نمایش داده می شود.

 برد آردوینو UNO یک برد فوق العاده کاربردی جهت اجرای پروژه های الکترونیکی است. به کمک این برد شما می توانید به سادگی و بدون نیاز به هیچ ابزار جانبی نظیر خازن، کریستال و…. پروژه های خود را اجرا کنید. از طرفی دیگر وجود بوت لودر روی برد آردوینو، روال انتقال برنامه روی برد را به شدت تسریع می بخشد.

سنسور فاصله سنج SRF05

سنسور فاصله سنج SRF05، یک سنسور اندازه گیری فاصله تا اجسام از نوع التراسونیک است. سازو کار کلی این سنسور این است که ابتدا یک موج از نوع التراسونیک را منتشر کرده و سپس منتظر برخورد و انعکاس موج ارسال شده می شود. با اندازه گیری زمان و سرعت صوت، فاصله نیز محاسبه خواهد شد. در این پروژه نیز به منظور تشخیص فاصله و متر سنجی، از این سنسور استفاده می کنیم. این سنسور داده های خود را  به برد آردویینو ارسال کرده و آردویینو با محاسبه فاصله، عدد فاصله را به سانتی متر روی نمایشگر نمایش می دهد.

ماژول SEVEN SEGMENT

 نمایشگرهای هفت قسمتی یا Seven Segment، یکی از پرکاربردترین ماژول ها در نمایش پارامترها و خروجی به کاربر هستند. اما یکی از معایب این نمایشگرها، تعداد زیاد پایه جهت راه اندازی است. اما ماژول TM1637 با حل این مشکل و با بهره گیری از پروتکل I2C، تنها نیاز به دو پایه جهت راه اندازی دارد.

نمایشگر TM1637 سازگاری کامل با بردهای آردویینو داشته و به لطف کتابخانه قدرتمند آن، به سادگی راه اندازی می شود. از آنجاییکه تغذیه این ماژول ۵ ولت است، به سادگی این تغذیه را می توان از آردویینو تامین نمود. در این پروژه از این نمایشگر جهت نمایش فاصله اندازه گیری شده به سانتی متر، استفاده می کنیم. با توجه به اشغال تنها دو پایه از آردویینو و کتابخانه قدرتمند آن، این نمایشگر انتخابی بسیار مناسب در پروژه ها جهت نمایش پارامترهایی نظیر دما، رطوبت و… به شمار می رود.

شماتیک و اتصالات پروژه متر دیجیتال

در این قسمت به بررسی شماتیک و اتصالات پروژه می پردازیم. ابتدا به تصویر زیر که تصویری کلی از اتصالات را نمایش می دهد؛ دقت کنید.

در ادامه شماتیک و اتصالات را مطابق تصویر فوق اجرا می کنیم.

اتصالات ماژول TM1637 و آردوینو

•  اتصال پایه VCC به پایه ۵ ولت آردوینو
• اتصال پایه GND به پایه GND آردوینو
• اتصال پایه CLK به پایه A4 آردوینو
• اتصال پایه DIO به پایه A5 آردوینو

اتصالات سنسور SRF05 و آردوینو

•  اتصال پایه VCC به پایه ۵ ولت آردوینو
• اتصال پایه GND به پایه GND آردوینو
• اتصال پایه TRIG به پایه ۱۳ آردوینو
• اتصال پایه ECHO به پایه ۱۲ آردوینو

کتابخانه مورد نیاز و نحوه نصب

در این پروژه از ماژول TM1637 جهت نمایش فاصله اندازه گیری شده به کاربر استفاده می کنیم. بنابراین نیاز است تا در ابتدا، کتابخانه مربوط به ماژول TM1637 را در نرم افزار آردویینو، نصب نماییم. برای نصب کتابخانه نمایشگر Seven Segment، ابتدا در نرم افزار آردویینو، مطابق تصویر زیر و با توجه به فلش های قرمز رنگ، بر روی منوی Tools و سپس Manage Libraries کلیک کنید.

در قدم بعدی، در منوی ظاهر شده، در کادر جستجو، عبارت TM1637 را جستجو کرده و در میان کتابخانه های ظاهر شده، کتابخانه مشخص شده با کادر قرمز رنگ در تصویر زیر را نصب نمایید.

 توجه: حتما نسخه ۱٫۰٫۰ کتابخانه را نصب کنید.

کدهای پروژه

در این قسمت کدهای پروژه متر دیجیتال را مشاهده می کنید. این کدها برای برد آردوینو UNO توسعه یافته اند. این کدها را کپی و بر روی آردوینو خود آپلود کنید.

اجرای پروژه متر دیجیتال

در این قسمت به اجرای پروژه می پردازیم. همانطور که می دانید؛ سنسور التراسونیک بر مبنای سرعت بازگشت سیگنال صوتی ارسالی عمل می کند. به عبارت دیگر این سنسور سیگنالی را ارسال کرده و منتظر بازگشت آن باقی می ماند. زمان رفت و برگشت این سیگنال به همراه سرعت صوت، فاصله(X=VT) را تعیین می کند. در این پروژه، ما سنسور را در نزدیکی دیوار قرار می دهیم و فاصله تا دیوار را بر روی نمایشگر نمایش می دهیم.

مطابق تصویر فوق، بین سنسور و دیوار یک خودرکار قرار داده ایم تا تصویر مشخص شود. سنسور فاصله را اندازه گیری کرده و اندازه را به سانتی متر روی نمایشگر نمایش می دهد. در اینجا اندازه فاصله بین سنسور و دیوار، ۱۳سانتی متر بوده که روی نمایشگر نمایش داده می شود.

لوازم مورد نیاز

برد آردویینو UNO

سنسور فاصله سنج SRF05

ماژول نمایشگر TM1637 سون سگمنت با رابط I2C

جمع بندی

در این آموزش به طراحی و پیاده سازی متر دیجیتال به کمک برد آردوینو و سنسور فاصله سنج التراسونیک پرداختیم. به کمک سنسور التراسونیک، بر مبنای ارسال و دریافت امواج صوتی، می توانیم اقدام به تعیین فاصله نماییم. پیشتر در آموزشی که با کلیک بر روی این لینک قابل دسترسی است؛ به کمک این سنسور یک دزدگیر سیم کارتی طراحی کرده ایم. همچنین با کلیک بر روی این لینک، آموزش ساخت سنسور دنده عقب خودرو به کمک SRF05 را می توانید مطالعه کنید.در این آموزش اقدام به طراحی و پیاده سازی متر دیجیتال نمودیم. به کمک این پروژهمی توانید اندازه گیری را به فرمی دییجیتال و با قابلیت نمایش روی سون سگمنت، تجربه کنید.

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. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.