Mục lục

Mở đầu

Chuẩn bị

Cảm biến siêu âm là gì?

Nguyên lý hoạt động của Cảm biến siêu âm màu?

Ứng dụng trong thực tế

Hướng dẫn lập trình Cảm biến siêu âm với Vrobox

Các chương trình xây dựng với Cảm biến siêu âm với Vrobox

Thử thách sáng tạo

MỞ ĐẦU

Nằm trong chuỗi hướng dẫn “học cùng Vrobox”, hôm nay mình sẽ hướng dẫn các bạn cách sử dụng cảm biến siêu âm được tích hợp trên các loại robot, làm cơ sở để các bạn xây dựng các ứng dụng hấp dẫn từ module cảm biến siêu âm (SRF05 Sensor) vô cùng thú vị này

 

Nội dung cần nắm được sau khi học bài này:

•            Cấu tạo của module cảm biến siêu âm?
•            Nguyên tắc hoạt động của module cảm biến siêu âm 
•            Ứng dụng trong thực tế
•            Cách xây dựng một chương trình đơn giản sử dụng dữ liệu trả về từ cảm biến siêu âm.    
•     Cách xây dựng các chương trình thú vị khác sử dụng cảm biến siêu âm

CHUẨN BỊ

Chuẩn bị các thiết bị như bảng bên dưới:

Ø Nếu học lập trình cảm biến siêu âm trên điện thoại smartphone thì chuẩn bị mục 1 + mục 2

Ø Nếu học lập trình cảm biến siêu âm trên máy tính thì chuẩn bị mục 1 + mục 3 + mục 4.

BÀI HỌC

1. Cảm biến siêu âm là gì?

Đầu tiên các bé cần biết, siêu âm là gì?

Siêu âm là một loại âm thanh mà vượt qua khỏi giới hạn nghe của tai người. Thông thường tai người có thể nghe được tần số trong giới hạn 20.000 Hz trở xuống. Còn siêu âm thì thường có tần số từ 20.000Hz trở lên:

 

Cảm biến siêu âm là loại cảm biến hoạt động  bằng cách phát ra sóng siêu âm tác động lên một mặt phẳng như (mặt nước, tấm kính, vách tường, vật cản, …) với diện tích đủ lớn, từ đó sẽ xác định được khoảng cách từ đầu cảm biến đến mặt phẳng.

 

2. Thông số kỹ thuật

• Điện áp hoạt động: 5VDC
• Dòng tiêu thụ: 10~40mA
• Tín hiệu giao tiếp: TTL
• Chân tín hiệu: Echo, Trigger (thường dùng) và Out (ít dùng).
• Góc quét:<15 độ
• Tần số phát sóng: 40Khz
• Khoảng cách đo được: 2~35cm (khoảng cách xa nhất đạt được ở điều khiện lý tưởng với không gian trống và bề mặt vật thể bằng phẳng, trong điều kiện bình thường cảm biến cho kết quả chính xác nhất ở khoảng cách <20 cm.
• Sai số: 0.3cm (khoảng cách càng gần, bề mặt vật thể càng phẳng sai số càng nhỏ).
• Kích thước: 43mm x 20mm x 17mm

3. Nguyên lý hoạt động của cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm hoạt động dựa trên nguyên lý phát    sóng âm ra ngoài; khi sóng âm tiếp cận tới các vật thể( chất lỏng như nước, nước thải, chất lỏng dạng kết dính…, chất rắn như hạt nhựa, cát, đá, xi măng, bột, cám gạo…);  sẽ phát tín hiệu xung đưa về cảm biến; sau đó cảm biến sẽ chuyển đổi tín hiệu đưa về thành tín hiệu dòng điện tiếp tục truyền đi tới các thiết bị kết nối để phát tín hiệu kết quả đo được cho người dùng.

4. Ứng dụng

Cảm biến siêu âm được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội:

+ Trong công nghiệp: Cảm biến siêu âm dùng để kiểm tra khoảng cách chất lỏng, kiểm tra phát hiện dị tật của sản phẩm, …

5. Hướng dẫn cách học lập trình với module cảm biến siêu âm

5.1. Hướng dẫn kết nối module cảm biến siêu âm với mainBoard

 

5.2. Thao tác cơ bản để chạy một chương trình

5.3. Hướng dẫn lấy block lập trình mô đun cảm biến siêu âm trên phần mềm

5.4. Hiển thị giá trị của cảm biến siêu âm 

5.5. Các chương trình được xây dựng với Cảm biến siêu âm

Chương trình 1:

Đoạn chương trình trên, Robot kiểm tra xem khoảng cách từ cảm biến tới vật cản:

• Nếu khoảng cách từ cảm biến tới vật cản nhỏ hơn 10cm thì Robot sẽ bật 2 đèn trái màu đỏ, đèn phải màu xanh lam
• Nếu khoảng cách từ cảm biến tới vật lớn hơn 10cm thì Robot sẽ tắt 2 đèn.

Chú ý: Chương trình trên mô phỏng lại ứng dụng của cảm biến siêu âm gắn trong phòng, nếu phát hiện có người thì đèn luôn được bật, còn nếu không có người thì đèn sẽ tự động tắt. Các bé có thấy chương trình bên đã đủ để thực hiện chức năng mô phỏng chưa nhé.

Chương trình 2:

Đoạn chương trình trên, khi khoảng cách từ cảm biến tới vật cản nhỏ hơn 10cm thì Robot kêu cả nốt C nữa để thông báo cho bé ngoài việc sáng đèn.

Chương trình 3:

Đoạn chương trình trên, Robot kiểm tra xem khoảng cách từ cảm biến tới vật cản:

• Nếu khoảng cách từ cảm biến tới vật cản nhỏ hơn 10cm thì Robot sẽ dừng
• Nếu khoảng cách từ cảm biến tới vật lớn hơn 10cm thì Robot chuyển động tiến về phía trước với vận tốc nhỏ (127)

Chú ý: Chương trình bên mô phỏng lại ứng dụng của cảm biến siêu âm gắn trên oto, khi gặp vật cản ô tô sẽ tự động dừng lại, để tránh xảy ra va chạm.

Chương trình 4:

Đoạn chương trình trên, ý nghĩa như bên trên, nhưng thêm hành động khi Ranzer cách vật cản nhỏ hơn 10cm nó sẽ dừng lại, đồng thời kêu âm thanh báo động cho bé biết nó đang ở trường hợp nguy hiểm, gần vật cản quá :)), bé ra giúp nó thoát khỏi tình huống này ^^

Chương trình 5:

Đoạn chương trình trên, Robot kiểm tra xem khoảng cách từ cảm biến tới vật cản:

• Nếu khoảng cách từ cảm biến tới vật cản nhỏ hơn 10cm thì Robot sẽ lùi lại trong vòng một giây, sau đó rẽ phải
• Nếu khoảng cách từ cảm biến tới vật lớn hơn 10cm thì Robot chuyển động tiến về phía trước với vận tốc nhỏ (127)

Chú ý: Nếu chỉ thực hiện như đoạn chương trình bên phải, Ranzer chỉ thực hiện kiểm tra khoảng cách từ cảm biến tới vật cản 1 lần, thực hiện chuyển động rồi dừng hẳn. Làm sao để Ranzer cứ kiểm tra điều kiện trên một cách liên tục, rồi di chuyển liên tục?

Chương trình 6:

Vẫn kiểm tra điều kiện khoảng cách từ vật cản tới cảm biến như trên, nhưng khi thêm câu lệnh liên tục, thì Robot sẽ thực hiện chuyển động không chỉ một lần như đoạn chương trình trên mà sẽ thực hiện liên tục. Liên tục kiểm tra khoảng cách từ cảm biến tới vật cản,

• Nếu khoảng cách lớn hơn 10cm thì Robot cứ liên tục chạy tiến về phía trước
• Nếu khoảng cách nhỏ hơn 10cm thì Robot sẽ lùi lại trong 1 giây, sau đó quặt phải trong 1 giây. Thực hiện xong nó lại  kiểm tra khoảng cách từ cảm biến tới vật cản để quyết định xem thực hiện chuyển động thẳng hay lùi + rẽ phải như trên.

Chú ý: Đây là đoạn chương trình làm Ranzer chuyển động rất thông minh, Robot sẽ tự động tránh vật cản để tìm đường tiến về phía trước. Hấp dẫn phải không nào? Hehe

Như vậy Vrobox đã giới thiệu với các bé cách chơi cũng như xây dựng các ứng dụng sử dụng cảm biến siêu âm. Như đã trình bầy ở trên, cảm biến siêu âm được sử dụng rất nhiều trong các thiết bị hàng ngày cũng như trong sản xuất công nghiệp, hãy thử tưởng tượng quá trình đó như thế nào để xây dựng nên những chương trình thú vị sử dụng luôn cảm biến siêu âm trên các loại robot của Vrobox nhé. Chúc các bé học giỏi, thành công và tiến xa hơn cùng VroboX!