PIC18F2420 FT232 SAA1027 Ultrasonik Sonar Radar Robotu

PIC18F2420 mikrodenetleyici üzerine kurulu radar robot projesinde algılama için msu05 ultrasonik sensör modülü kullanılmış bu modül yerine alternatif ultra sonik modüller ya da op amplı yükselteç devreleri eklenerek diğer 40khz ultrasonik sensör kullanılabilir. Step motor sürücü katında SAA1027 motor sürücü entegresi kullanılıyor bilgisayar bağlantısı USB arabirimde ise FT232 kullanılmış

Sonar Radar Robot projesine ait bilgisayar programı (java xp32bit-64bit ve linux) , pic18f2420 C yazılımı kaynak kodları ile birlikte verilmiş şema ve pcb dosyalarıda bulunuyor.

Tarama sonarı ilkesi

Ölçüm ilkesine ” ekolokasyon ” denir. Yarasa (havada) veya yunus (suda) tarafından binlerce yıldır sezgisel olarak kullanılmıştır. Ultrasonik bir darbe (40KHz) yaymak ve bir engel tarafından üretilen yankıyı dinlemekten oluşur. Eko tarafından emisyon kaynağına geri dönmek için geçen süre, engelden olan mesafeyi belirler. Bu ölçüm farklı açılardan yapılırsa ortamın akustik görüntüsü elde edilir.

Sesin havada yayılma hızı 343 m/s’ye eşittir. Bu nedenle üç metre yaklaşık 10 ms’de kapsanacaktır. Ses bir yön ve bir dönüş olduğundan, dönüş süresi bu nedenle 20ms’ye eşittir.

Elektronik devre, bir PIC 18F2420 mikrodenetleyici etrafında inşa edilmiştir . Bu mikrodenetleyici, sonarın çalışması için gerekli olan çeşitli çevre birimlerini yönetir.

Sonar modülüne 20us darbe (Trigger) şeklinde bir ölçüm talebi gönderir ve herhangi bir engelden uzaklığıyla orantılı olarak geri dönüş darbesinin (Echo-Pulse) genişliğini ölçer. FT232 devresi tarafından üretilen bir USB/Seri arayüz sayesinde bu ölçümü 38400b/s hızında seri bağlantı ile iletir. Özel bir SAA1027 devresi aracılığıyla kademeli motorun (JM) dönüşünü kontrol eder .

SAA1027 devresinin kullanımı, 4 motor fazının kontrolünü üstlenerek programlamayı basitleştirir. Motorun sıfır konumunun periyodik olarak sıfırlanması için bir optik çatal sağlanmıştır.

Mesafe ölçümü, iki adet 40KHz Verici/Alıcı dönüştürücüden oluşan bir MSU04 sonar modülüne (veya eşdeğerine) verilir. Bu devre bir “Tetikleme Darbesi” ölçüm talebi alır ve karşılığında genişliği olası bir engelden olan mesafeyle orantılı olan bir “Yankı Darbesi” sinyali sağlar.

Maksimum ölçüm mesafesi 3 m’ye eşittir. Sesin havada yayılma hızı (343m/s) verildiğinde, ultrasonik dalganın bir yönde ve bir yönde geri gitme süresi bu durumda 20ms’ye eşittir. Bu nedenle motoru bir adım ilerletmek için 20ms beklemek gerekecektir. Ultrasonik dönüştürücüler, olası hedeflerin ayırt edilmesine izin verecek kadar yeterli yönlüdür.

4 fazlı 400 adım/dev motor kullandık. Bir adımlık dönüş bu durumda 0,9°’ye karşılık gelir (1°’ye çok yakın). Sonar 180 adım boyunca 162° dönecektir. Kademeli motor seçiminin doğasında bulunan bu kusur, grafik gösterim için oldukça kabul edilebilir görünüyor.

200 adım/dev adım motoru, her zaman mümkün olan ancak daha az basit olan yarım adım olarak sipariş edilmesi koşuluyla uygun olabilir. Buradaki motor besleme gerilimi 12V’tur.

Bir step motor seçmek, mekanik olarak basit bir çözümdür. Azaltılmış bir motorla ilişkili bir açısal kodlayıcının kullanılmasını önler. Öte yandan, dönme açısında küçük bir hataya neden olur ve nispeten ağırdır, bu da küçük bir mobil robot üzerine monte edildiğinde sorun teşkil edebilir.

Periyodik sonar güncellemesi için bir mantıksal çıkış optik çatalı kullanılır. Bu kullanım için birkaç tür uygun olabilir. Sensörün 180° dönmesi yaklaşık 10 saniye sürer. Bu nispeten uzun süre, bu sistem kullanılarak bir robotun yönlendirilmesi istendiğinde dezavantaj oluşturabilir. Zaman temel kriter değilse, bu cihaz ortamın kesin bir haritasını elde etmeyi mümkün kılabilir.

PC uygulaması ” Processing ” yazılım aracı kullanılarak yapılır . Bu “açık kaynak” araç, basit bir bilgisayar dili (Java) kullanarak grafik animasyonlar üretmeyi mümkün kılar. Daha sonra bir animasyon, aşağıda gösterilen gibi yürütülebilir bir dosyaya veya bir Java uygulamasına derlenebilir.

Çoğu bilgisayarda hala SUBD9 konektörlü bir RS232 seri bağlantısı bulunur. İşleme, bu bağlantı noktasına [0] numarasını atar. Uygulamamızda kullanılan FT232 USB/Seri arayüzü bağlandığında bilgisayar tarafından tanımlanacaktır. Çoğu modern bilgisayar, bu bileşen için doğru yazılım sürücüsüne sahiptir. Bilgisayar ona benzersiz bir bağlantı noktası numarası atar: örneğin COM19

Kaynak: public.iutenligne.net/etudes-et-realisations/nardi/Sonar/Principe/index.html