步驟1：接線圖

接線圖顯示在photo1中。

照片2中顯示了可選的修改。此修改是HC-SR04和HY-SRF05超聲波傳感器的相同，并允許檢測多個回波。

如果您有HC-SR04，焊接電線的集成電路標(biāo)記為U2

步驟2：零件清單

以下部分是在當(dāng)?shù)孬@得的：

1只有塑料食品容器。

1只有超小型微動開關(guān)。

1只有公頭條（用于連接傳感器的電線）。

1只母頭條（用于安裝傳感器）。

1只20規(guī)格鋁（廢料）板材40mm x 55mm。

6只9mm尼龍墊片輕敲3mm。

僅3根電纜扎帶。

13只3mm x 6毫米螺栓。

1只3mm螺母。

4只有4mm x 10mm螺栓。

2只有4mm螺母。

1只有Arduino Uno R3微控制器，配有USB線。

1只有28BJY-48 5伏步進電機compl與ULN2003控制器一起使用。

1只用于模型車的5mm內(nèi)徑黃銅六角軸到車輪耦合器。

1只有HY-SRF05（或HC-SRF04）超聲波傳感器。

第3步：工作原理

機械

所有零件都裝在塑料內(nèi)食品容器。通過USB端口獲得電源。

該電路包括Arduino，超聲波傳感器，步進電機和微動開關(guān)，用于將傳感器移動到其家中。位置。微動開關(guān)是必要的，因為它的64：1內(nèi)部傳動裝置無法用手旋轉(zhuǎn)步進電機。

當(dāng)首次通電時，Arduino將傳感器旋轉(zhuǎn)到其“原位”位置，由微動開關(guān)確定，然后“輪詢”顯示器直到它得到響應(yīng)。

28BJY-48步進電機的“步幅”為5.625/64度，這意味著無法進行1度步進（即使我們的刻度標(biāo)記為0..180度）。

幸運的是，180/stride-angle = 180 * 64/5.625 = 2048，它可以被8整除。如果我們從0..2048增加一個數(shù)字并除以8，那么我們得到256次剩余零。..我們只需在余數(shù)為零時發(fā)送“ping”。這相當(dāng)于每個PI/256弧度或0.703125度的“ping”。

軟件［1］

然后顯示屏接受控制并不斷詢問Arduino提供以下數(shù)據(jù)：

方位角

距離1

距離2

方向

然后在屏幕上顯示每個“方位角”的“距離”。 “方向”信息用于創(chuàng)建“光束”在旋轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的“點”錯覺。

只要數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示器，Arduino就會自動移動到下一個“ping”位置。

［1］

用于編寫顯示的“Processing 3”軟件可以從https://processing.org/download/下載

Processing 3支持2D和3D圖形，與Arduino IDE（集成開發(fā)環(huán)境）非常相似。主要的視覺差異是代碼運行時的“圖形窗口”和使用“draw（）”函數(shù)而不是Arduino“l(fā)oop（）”。

步驟4：顯示器

The Graticule

我選擇創(chuàng)建180度圖形顯示，因為它提供了一個“雷達陰影”，可以在試驗時站立。如果我想使用一個，這種顯示器也與伺服電機兼容。通過調(diào)整代碼可以獲得完整的360度顯示。

以下照片說明了如何創(chuàng)建經(jīng)緯網(wǎng)：

照片1

經(jīng)緯網(wǎng)包含許多“弧線”和“線”。這張照片中顯示了有角度的標(biāo)簽，但之后被放棄了，更傾向于水平文字，更容易閱讀。

照片2

顯示紅線描繪“梁”。標(biāo)簽中的文字現(xiàn)在是水平的。

照片3

照片2中的紅線已經(jīng)旋轉(zhuǎn)了0..180度到256個方位角。在該照片中，由于光束寬度太窄，因此不會覆蓋網(wǎng)格的外部部分。這會產(chǎn)生一些奇怪的瑕疵。

Photo 4

增加光束寬度可以消除這些瑕疵。

照片5

引入了隨機點來表示主要（紅色）和次要（藍(lán)色）回聲?？梢愿牡姆秶O(shè)置為100cm以匹配顯示。還引入了衰落光束圖案。用于創(chuàng)建這種“褪色光束”的技術(shù)將在下文進一步解釋。

Photo 6

配色方案已經(jīng)改變，增添了一絲真實感。

動畫

圖形顯示的動畫部分使用3D圖形來大大簡化代碼。為了理解這是如何可能的，讓我們從（0，0）的XY起始坐標(biāo)繪制一個恒定半徑的“30度線”。

2D圖形需要使用sin（30）和cos（30）來計算線的XY端坐標(biāo)：

X=cos（30）*radius = 0.866*radius

Y=sin（30）*radius = 0.5*radius

line（0，0，X，Y）;

3D圖形不需要使用三角學(xué)。我們只需圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)XY網(wǎng)格坐標(biāo)，然后繪制一條水平線。

pushMatrix（）; //preserve our current grid coordinates

rotateZ（radians（30））; //rotate our XY grid coordinates about the Z-axis

line（0，0，radius，0）; //draw a “horizontal” line on the rotated grid

popMatrix（）; //restore our grid coordinates

無論哪種方式都有效，但第二種方法適用于＆ ＃8220;平＆＃8221; PI/256弧度的間隔。

褪色線

光束有自己的虛擬屏幕。在繪制任何一行之前，＆＃8220; alpha＆＃8221;所有先前行的（不透明度）減少了一小部分。最終，最早的線條變得無形，給人一種褪色的幻想和“粉絲”。

每當(dāng)刷新顯示時，此虛擬屏幕（從不擦除）將與主屏幕的內(nèi)容合并。

步驟5：安裝支架

合適安裝支架的鉆孔模板如圖1所示。

定位兩個外部＆＃8220;安裝＆＃ 8221;傳輸（T）和接收（R）傳感器下方的孔。我發(fā)現(xiàn)如果傳感器圍繞接收（R）傳感器而不是兩個傳感器之間的中間旋轉(zhuǎn)，則獲得最佳結(jié)果。

第6步：匯編

USB電纜孔

請勿嘗試為USB鉆孔電纜孔連接器雖然塑料容器的側(cè)面作為塑料傾向于分裂和芯片。相反，使用熱烙鐵的尖端熔化孔，然后用鋒利的刀修剪。注意不要吸入煙霧。

軸伸展器

更換其中一個4mm＆＃8220;平頭螺釘＆＃8221;在帶有4mm x 10mm螺栓的軸伸擴展器中。該螺栓用于激活微動開關(guān)。

微動開關(guān)

定位微動開關(guān)，使其在4mm螺栓上被激活軸沿順時針方向旋轉(zhuǎn)。

我用兩匝20規(guī)格的銅線將微動開關(guān)連接到外殼上，因為沒有現(xiàn)成的2mm螺母和螺栓。

剩余組件

布局并不重要。電機軸位于中央。 Arduino和電機控制器安裝在尼龍墊片上，可以將電線夾在下面。

安裝傳感器

照片1

顯示傳感器組件。 HY-SR0F-5插座采用母頭插座設(shè)計。所有不需要的銷釘都已拆除，并在塑料上鉆了3毫米的孔。然后通過3mm螺母和螺栓將割臺連接到支架上。

Photo 2

顯示傳感器組件的側(cè)視圖。頭部的電線與支架電纜連接。這＆＃8220;消除壓力＆＃8221;傳感器旋轉(zhuǎn)時可防止不必要的電纜移動還要注意＆＃8220;灰＆＃8221;導(dǎo)線連接到IC1的引腳10。這根電線是可選的，可將二次回波饋送到Arduino。

上電后微動開關(guān)操作后，將傳感器組件安裝到軸延長器上。然后軸在其家中＆＃8221;位置。

步驟7：軟件安裝

按此順序安裝以下代碼：

Arduino IDE

處理3

聲學(xué)雷達發(fā)送器下載并安裝處理3 ［1］

將附件的內(nèi)容＆＃8220; acoustic_radar_sender_2.ino＆＃8221;復(fù)制到Arduino＆＃8220; sketch＆＃8221;，保存，然后將其上傳到您的Arduino Uno R3。

關(guān)閉Ardino IDE，但保持USB電纜連接。

聲雷達接收器

復(fù)制附件的內(nèi)容， ＃＆8220; acoustic_radar_receiver.pde＆＃8221;處理＆＃8220;草圖＆＃8221;。

修正

［1］

“acoustic_radar_sender_2.ino”修復(fù)“acoustic_radar_sender_1.ino”中的“scan-creep”錯誤。感謝https：//www.instructables.com/member/newtoeu/instr 。..指出來。

第8步：測試

單擊左上角＆＃8220;運行＆＃8221;處理窗口中的按鈕，您的項目將會突然變?yōu)楝F(xiàn)實。

嘗試檢測不同的物體：

附近的物體要求發(fā)射（T）傳感器較低，以防止“光束”通過頂部。

更遠(yuǎn)的物體需要更大的表面積，因為隨著光束的擴散，聲能損失很多。..。..加上回波也會擴散。

試驗三個安裝孔。

您可能希望嘗試垂直安裝傳感器，以便發(fā)送和接收波束寬度重疊。