Ультразвуковой радар на Arduino и Processing

Введение

В этом проекте мы соберём простой ультразвуковой радар на базе Arduino. Он позволяет обнаруживать объекты перед собой, измерять расстояние до них и наглядно отображать данные на экране компьютера в виде радиолокационного интерфейса. Проект отлично подходит для обучения и понимания принципов работы датчиков расстояния, сервво-приводов и обмена данными между Arduino и компьютером.

×

Где и зачем используется такой радар

Подобные проекты применяются в учебных целях, робототехнике и хобби-электронике. Они помогают понять:

• как работает ультразвуковой датчик расстояния;
• как управлять сервоприводом;
• как передавать данные с Arduino на компьютер;
• как визуализировать данные в реальном времени.

Что понадобится для проекта

• Arduino Uno (или совместимая плата)
• Ультразвуковой датчик HC-SR04
• Сервопривод SG90
• Макетная плата
• Соединительные провода
• Компьютер с установленным Processing

Основные пины и интерфейсы

×

Принцип работы

Сервопривод поворачивает ультразвуковой датчик от 0 до 180 градусов. В каждой позиции Arduino измеряет расстояние до ближайшего объекта с помощью HC-SR04. Данные о текущем угле и расстоянии передаются по последовательному порту на компьютер. Программа Processing принимает эти данные и отображает их в виде радиолокационного экрана.

Подключение компонентов

Датчик HC-SR04 подключается к цифровым пинам Arduino для отправки и приёма сигналов. Сервопривод получает управляющий сигнал с отдельного цифрового пина и питание от 5 В. Важно обеспечить надёжное питание сервопривода, чтобы избежать сбоев в работе.

Скетч Arduino

#include <Servo.h>

const int trigPin = 10;
const int echoPin = 11;
const int servoPin = 12;

Servo radarServo;

long duration;
int distance;

void setup() {
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  radarServo.attach(servoPin);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  for (int angle = 0; angle <= 180; angle++) {
    radarServo.write(angle);
    delay(15);

    digitalWrite(trigPin, LOW);
    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(trigPin, HIGH);
    delayMicroseconds(10);
    digitalWrite(trigPin, LOW);

    duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
    distance = duration * 0.034 / 2;

    Serial.print(angle);
    Serial.print(",");
    Serial.print(distance);
    Serial.print(".");
  }

  for (int angle = 180; angle >= 0; angle--) {
    radarServo.write(angle);
    delay(15);

    digitalWrite(trigPin, LOW);
    delayMicroseconds(2);
    digitalWrite(trigPin, HIGH);
    delayMicroseconds(10);
    digitalWrite(trigPin, LOW);

    duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
    distance = duration * 0.034 / 2;

    Serial.print(angle);
    Serial.print(",");
    Serial.print(distance);
    Serial.print(".");
  }
}

Этот скетч управляет сервоприводом, измеряет расстояние ультразвуковым датчиком и передаёт данные в формате «угол,расстояние». Данные обновляются при каждом шаге поворота сервопривода и используются для визуализации в Processing.

Код Processing

import processing.serial.*;

Serial myPort;
String data = "";
int angle, distance;

void setup() {
  size(800, 400);
  myPort = new Serial(this, Serial.list()[0], 9600);
  myPort.bufferUntil('.');
}

void draw() {
  background(0);
  translate(width / 2, height);
  stroke(0, 255, 0);
  noFill();

  for (int i = 0; i <= 180; i += 30) {
    arc(0, 0, i * 4, i * 4, PI, TWO_PI);
  }

  if (distance < 200) {
    float x = distance * cos(radians(angle));
    float y = distance * sin(radians(angle));
    line(0, 0, x, -y);
  }
}

void serialEvent(Serial myPort) {
  data = myPort.readStringUntil('.');
  if (data != null) {
    data = trim(data);
    String[] parts = split(data, ',');
    if (parts.length == 2) {
      angle = int(parts[0]);
      distance = int(parts[1]);
    }
  }
}

Программа Processing принимает данные по последовательному порту и отображает их в виде радиолокационного экрана. Обновление происходит в реальном времени при каждом новом измерении.

FAQ — Ультразвуковой радар Arduino

Заключение

Этот проект наглядно демонстрирует работу ультразвуковых датчиков, сервоприводов и обмен данных между Arduino и компьютером. Он хорошо подходит для обучения и первых экспериментов с визуализацией измерений в реальном времени.