चित्र 10 · रोबोटिक्स लैब · एक echo से दूरी, जिसका समय मापा जा सके

HC-SR04 पार्किंग सेंसर

Arduino Nano

चित्र लोड हो रहा है…

बेंच

अभी कोई रीडिंग नहीं

दूरी

अभी कोई रीडिंग नहीं

करंट की खपत

0 mA

बनाएँ और खराबी डालें

1निर्माणअगला
खाली PCB तक उतारें
नीले बोर्ड से हर पुर्ज़ा निकाल दें। आप इसे वैसे ही वापस लगाएँगे जैसे यह बनता है: पहले पीछे की चिपें, फिर क्रिस्टल और हेडर, फिर दोनों कैन।
2
SMD पुर्ज़ों का पिक-एंड-प्लेस, फिर रीफ़्लो
3
क्रिस्टल और हेडर लगाएँ
4
दोनों कैन लगाएँ
5
थ्रू-होल पुर्ज़े सोल्डर करें
6
Nano जोड़ें
7
बज़र जोड़ें
8
बेंच को पावर दें
9
"पिंग और प्रिंट" अपलोड करें
10
"पार्किंग बीपर" अपलोड करें
11
"कुशन को पिंग" अपलोड करें
12
"रेंज में कुछ नहीं" अपलोड करें
13
Vcc और Gnd उल्टे जोड़ेंखराबी डालें
14
Vcc को Nano के 3V3 पिन से पावर देंखराबी डालें
15
रिसीवर निकालेंखराबी डालें
16
Echo पर कोल्ड जॉइंट छोड़ेंखराबी डालें
17
pulseIn() का टाइमआउट भूल जाएँखराबी डालें
18
Vcc को Gnd से शॉर्ट करेंखराबी डालें
19
खुला हुआ दृश्य

जानबूझकर खराबी डालें

हर खराबी ऐसी है जिसमें असली बनाने वाले फँसते हैं। उसे चालू करें, बेंच पर लक्षण पढ़ें, फिर उसे ठीक करें।

Vcc उल्टा
उल्टी पोलैरिटी
ऐसा क्यों होता है
लक्षण: चिपें सेकंडों में गरम हो जाती हैं और Nano का USB कट सकता है। बाद में बोर्ड अक्सर कुछ नहीं पढ़ता।
HC-SR04 पर कुछ भी उल्टी सप्लाई को नहीं रोकता: करंट हर चिप के अंदर के सुरक्षा डायोड से उल्टा बहता है। MAX3232 और MCU आमतौर पर मर जाते हैं।
उपाय: तुरंत पावर हटाएँ, Vcc को 5V से और Gnd को GND से जोड़ें। डेटाशीट के कहे मुताबिक पहले Gnd जोड़ें।
Vcc पर सिर्फ़ 3.3 V
गलत वोल्टेज
ऐसा क्यों होता है
लक्षण: हर पिंग में कोई echo नहीं आती। झोंके के छल्ले हल्के निकलते हैं और कुछ भी नहीं लौटता।
MCU 3.3 V पर चलता है, लेकिन MAX3232 की ड्राइव और LM324 के गेन को 4.5-5.5 V चाहिए। झोंका बहुत कमज़ोर है और रिसीवर उसकी वापसी सुनने के लिए बहुत बहरा।
उपाय: Vcc को 5V से पावर दें। 3.3 V बोर्ड पर HC-SR04P इस्तेमाल करें, जो 3.0 V से चलता है।
रिसीवर नहीं
पुर्ज़ा गायब
ऐसा क्यों होता है
लक्षण: हर पिंग में कोई echo नहीं आती, हालाँकि झोंका बाहर जाता है।
R के बिना कोई echo नहीं सुनता, इसलिए MCU अपने 38 ms रुकता है और Echo गिरा देता है। कैन की लीड पर कोल्ड जॉइंट भी यही करता है।
उपाय: R लगाएँ और उसकी दोनों लीड सोल्डर करें।
Echo पर कोल्ड जॉइंट
कोल्ड सोल्डर जॉइंट
ऐसा क्यों होता है
लक्षण: रीडिंग आती-जाती रहती हैं: एक सही दूरी, फिर कोई echo नहीं, फिर सही। बोर्ड छूने पर यह बदल जाता है।
जुड़ते-टूटते जोड़ से होकर Echo का पल्स कभी-कभी Nano तक पहुँचता ही नहीं, और pulseIn() का टाइमआउट हो जाता है।
उपाय: जोड़ को ताज़ा सोल्डर के साथ फिर से गरम करें जब तक वह बहकर एक चमकदार शंकु न बन जाए।
बिना टाइमआउट के pulseIn()
गलत सेटिंग
ऐसा क्यों होता है
लक्षण: खाली कमरा 655 cm पढ़ता है, सेंसर के 4 m से भी आगे, और हर पिंग ज़्यादा समय लेता है।
echo करने को कुछ न हो तो बोर्ड अपने टाइमआउट तक, लगभग 38 ms, Echo को HIGH रखता है और फिर गिरा देता है। बिना टाइमआउट वाला pulseIn() एक सेकंड तक इंतज़ार करता है, वह 38 ms का पल्स माप लेता है और स्केच उसे 38000 / 58 = 655 cm प्रिंट करता है।
उपाय: एक टाइमआउट दें, pulseIn(ECHO, HIGH, 30000UL), और 0 को दूरी नहीं, "कोई echo नहीं" मानें।
Vcc का Gnd से शॉर्ट
शॉर्ट सर्किट
ऐसा क्यों होता है
लक्षण: सब कुछ बुझ जाता है: Nano रीसेट होता है या उसका USB कट जाता है, और उसका पॉलीफ़्यूज़ गुनगुना हो जाता है।
बोर्ड पर अपना कोई फ़्यूज़ नहीं है। शॉर्ट Nano के 5 V को तब तक नीचे खींचता है जब तक उसका USB पॉलीफ़्यूज़ करंट सीमित न कर दे।
उपाय: पावर हटाएँ, भटका हुआ तार हटाएँ और हेडर पिनों पर सोल्डर ब्रिज जाँचें।

बेंच से मिलिए

सोनार बोर्ड बनाएँ, उसे पिंग करें, फिर हाथ पास आने के साथ बज़र को तेज़ बीप कराएँ

दीवारों से टकराने वाले रोबोट को जानना होता है कि वे कितनी दूर हैं। HC-SR04 एक कैन से 40 kHz आवाज़ का एक झोंका फेंकता है और दूसरे से echo सुनता है; उसका Echo पिन आने-जाने के पूरे सफ़र तक HIGH रहता है। आवाज़ एक सेंटीमीटर जाकर लौटने में 58 µs लेती है, इसलिए 1740 µs का पल्स यानी 30 cm दूर दीवार। बोर्ड बनाएँ, उसे Nano से पिंग करें, फिर हाथ पास आने के साथ बज़र को तेज़ बीप कराएँ, जैसे कार का पार्किंग सेंसर। फिर इसे तोड़ें: इसे उल्टी या 3.3 V से पावर दें, रिसीवर निकालें, Echo पर कोल्ड जॉइंट छोड़ें, pulseIn() का टाइमआउट भूल जाएँ और इसकी सप्लाई शॉर्ट करें।

स्रोत

बेंच पर

चुना गया

स्केच प्रोग्राम स्टोरेज के 2,340 बाइट इस्तेमाल करता है

कोड: पिंग और प्रिंट

// पिंग और प्रिंट: सामने 30 cm पर एक दीवार
const int TRIG = 9;
const int ECHO = 10;

float ping() {
  digitalWrite(TRIG, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG, HIGH);   // कम से कम 10 µs का HIGH एक पिंग शुरू करता है
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG, LOW);
  unsigned long us = pulseIn(ECHO, HIGH, 30000UL);   // 30 ms (लगभग 5 m) के बाद हार मानें: 0 यानी कोई echo नहीं
  if (us == 0) return -1;
  return us / 58.0;   // हर cm पर आने-जाने के 58 µs
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(TRIG, OUTPUT);
  pinMode(ECHO, INPUT);
  Serial.println("hc-sr04: one ping a second");
}

void loop() {
  float cm = ping();
  if (cm < 0) {
    Serial.println("no echo");   // 0 का मतलब "बहुत पास" नहीं है: कुछ भी नहीं लौटा
  } else {
    Serial.print(cm, 2);
    Serial.println(" cm");
  }
  delay(1000);
}

अभ्यास के काम

2 में से 0 काम

कोड लिखें, फिर जाँच चलाएँ। रन एक वर्चुअल घड़ी और पहले से तय दुनिया इस्तेमाल करता है, इसलिए एक ही कोड का नतीजा हमेशा एक जैसा आता है।

खाली कमरे में ब्रेक न लगाएँ

Arduino C++

इस रोबोट का बम्पर स्केच कोई चीज़ 20 cm से पास होने पर ब्रेक (D13) जलाता है। यह दीवार के सामने काम करता है, लेकिन खुले कमरे में भी ब्रेक लगा देता है: जब कुछ echo नहीं करता, pulseIn() 0 लौटाता है और 0 cm "20 से पास" है। ब्रेक सिर्फ़ तभी लगाएँ जब सच में 20 cm से कम पर कोई echo आई हो। दीवार 80 cm दूर है, 1.5 s पर 15 cm, 3 s पर गायब और 4.5 s पर 8 cm दूर।

जाँच

अभी चलाया नहीं गयाचलता है
अभी चलाया नहीं गया80 cm पर दीवार: ब्रेक नहीं
अभी चलाया नहीं गया15 cm पर दीवार: ब्रेक
अभी चलाया नहीं गयाखाली कमरा: ब्रेक नहीं
अभी चलाया नहीं गया8 cm पर दीवार: ब्रेक

संकेत

जब कुछ नहीं लौटता तो ping() 0 लौटाता है। 0 कोई दूरी नहीं है।
दोनों सच होने चाहिए: echo आई, और वह पास थी।
bool brake = cm > 0 && cm < 20;

खाली कमरे में ब्रेक न लगाएँ के लिए कोड

यह कितनी तेज़ी से आ रहा है?

Arduino C++

रोबोट को सिर्फ़ यह नहीं, कि कितनी दूर, बल्कि यह भी जानना होता है कि कितनी तेज़ी से। स्केच हर 500 ms पर पिंग करता है। इस दूरी, पिछली दूरी और उनके बीच के समय से पास आने की रफ़्तार निकालें, और हर लाइन में ", approaching at N cm/s", ", moving away at N cm/s" या ", holding" (2 cm/s के भीतर) जोड़ें। एक हाथ 20 cm/s पर 1 m से 30 cm तक आता है, रुकता है, फिर पीछे हटता है।

जाँच

अभी चलाया नहीं गयाचलता है
अभी चलाया नहीं गयाबताता है कि यह लगभग 20 cm/s पर पास आ रहा है
अभी चलाया नहीं गयाहाथ 30 cm पर रुकने पर holding बताता है
अभी चलाया नहीं गयाबताता है कि यह लगभग 20 cm/s पर दूर जा रहा है

संकेत

speed = (last - cm) / पिंगों के बीच के सेकंड: पास आने पर धनात्मक।
पिछले पिंग से last और lastAt रखें; अगर कोई भी रीडिंग 'कोई echo नहीं' हो तो रफ़्तार छोड़ दें।
Serial.print(speed, 0) इसे बिना दशमलव के प्रिंट करता है।

यह कितनी तेज़ी से आ रहा है? के लिए कोड

// हर दूरी के बाद पास आने की रफ़्तार प्रिंट करें
const int TRIG = 9;
const int ECHO = 10;
float last = -1;
unsigned long lastAt = 0, nextAt = 0;

float ping() {
  digitalWrite(TRIG, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG, HIGH);   // कम से कम 10 µs का HIGH एक पिंग शुरू करता है
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG, LOW);
  unsigned long us = pulseIn(ECHO, HIGH, 30000UL);   // 30 ms (लगभग 5 m) के बाद हार मानें: 0 यानी कोई echo नहीं
  if (us == 0) return -1;
  return us / 58.0;   // हर cm पर आने-जाने के 58 µs
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(TRIG, OUTPUT);
  pinMode(ECHO, INPUT);
  Serial.println("closing speed: a ping every 500 ms");
}

void loop() {
  unsigned long now = millis();
  if (now < nextAt) return;
  nextAt = now + 500;
  float cm = ping();
  if (cm < 0) Serial.print("no echo");
  else {
    Serial.print(cm, 1);
    Serial.print(" cm");
  }
  // पिछली रीडिंग से तुलना करें: approaching at N cm/s, moving away at N cm/s या holding
  Serial.println();
}

बनाएँ और खराबी डालें

1निर्माणअगला

खाली PCB तक उतारें

नीले बोर्ड से हर पुर्ज़ा निकाल दें। आप इसे वैसे ही वापस लगाएँगे जैसे यह बनता है: पहले पीछे की चिपें, फिर क्रिस्टल और हेडर, फिर दोनों कैन।

SMD पुर्ज़ों का पिक-एंड-प्लेस, फिर रीफ़्लो

क्रिस्टल और हेडर लगाएँ

दोनों कैन लगाएँ

थ्रू-होल पुर्ज़े सोल्डर करें

Nano जोड़ें

बज़र जोड़ें

बेंच को पावर दें

"पिंग और प्रिंट" अपलोड करें

"पार्किंग बीपर" अपलोड करें

"कुशन को पिंग" अपलोड करें

"रेंज में कुछ नहीं" अपलोड करें

Vcc और Gnd उल्टे जोड़ेंखराबी डालें

Vcc को Nano के 3V3 पिन से पावर देंखराबी डालें

रिसीवर निकालेंखराबी डालें

Echo पर कोल्ड जॉइंट छोड़ेंखराबी डालें

pulseIn() का टाइमआउट भूल जाएँखराबी डालें

Vcc को Gnd से शॉर्ट करेंखराबी डालें

खुला हुआ दृश्य

बेंच से मिलिए

सोनार बोर्ड बनाएँ, उसे पिंग करें, फिर हाथ पास आने के साथ बज़र को तेज़ बीप कराएँ

बेंच पर

चुना गया

स्केच प्रोग्राम स्टोरेज के 2,340 बाइट इस्तेमाल करता है

कोड: पिंग और प्रिंट

// पिंग और प्रिंट: सामने 30 cm पर एक दीवार
const int TRIG = 9;
const int ECHO = 10;

float ping() {
  digitalWrite(TRIG, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG, HIGH);   // कम से कम 10 µs का HIGH एक पिंग शुरू करता है
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG, LOW);
  unsigned long us = pulseIn(ECHO, HIGH, 30000UL);   // 30 ms (लगभग 5 m) के बाद हार मानें: 0 यानी कोई echo नहीं
  if (us == 0) return -1;
  return us / 58.0;   // हर cm पर आने-जाने के 58 µs
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(TRIG, OUTPUT);
  pinMode(ECHO, INPUT);
  Serial.println("hc-sr04: one ping a second");
}

void loop() {
  float cm = ping();
  if (cm < 0) {
    Serial.println("no echo");   // 0 का मतलब "बहुत पास" नहीं है: कुछ भी नहीं लौटा
  } else {
    Serial.print(cm, 2);
    Serial.println(" cm");
  }
  delay(1000);
}

यह कितनी तेज़ी से आ रहा है?

Arduino C++

जाँच

अभी चलाया नहीं गयाचलता है
अभी चलाया नहीं गयाबताता है कि यह लगभग 20 cm/s पर पास आ रहा है
अभी चलाया नहीं गयाहाथ 30 cm पर रुकने पर holding बताता है
अभी चलाया नहीं गयाबताता है कि यह लगभग 20 cm/s पर दूर जा रहा है

संकेत

speed = (last - cm) / पिंगों के बीच के सेकंड: पास आने पर धनात्मक।
पिछले पिंग से last और lastAt रखें; अगर कोई भी रीडिंग 'कोई echo नहीं' हो तो रफ़्तार छोड़ दें।
Serial.print(speed, 0) इसे बिना दशमलव के प्रिंट करता है।

यह कितनी तेज़ी से आ रहा है? के लिए कोड

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(TRIG, OUTPUT);
  pinMode(ECHO, INPUT);
  Serial.println("closing speed: a ping every 500 ms");
}

HC-SR04 पार्किंग सेंसर

बेंच

बनाएँ और खराबी डालें

खाली PCB तक उतारें

SMD पुर्ज़ों का पिक-एंड-प्लेस, फिर रीफ़्लो

क्रिस्टल और हेडर लगाएँ

दोनों कैन लगाएँ

थ्रू-होल पुर्ज़े सोल्डर करें

Nano जोड़ें

बज़र जोड़ें

बेंच को पावर दें

"पिंग और प्रिंट" अपलोड करें

"पार्किंग बीपर" अपलोड करें

"कुशन को पिंग" अपलोड करें

"रेंज में कुछ नहीं" अपलोड करें

Vcc और Gnd उल्टे जोड़ेंखराबी डालें

Vcc को Nano के 3V3 पिन से पावर देंखराबी डालें

रिसीवर निकालेंखराबी डालें

Echo पर कोल्ड जॉइंट छोड़ेंखराबी डालें

pulseIn() का टाइमआउट भूल जाएँखराबी डालें

Vcc को Gnd से शॉर्ट करेंखराबी डालें

खुला हुआ दृश्य

जानबूझकर खराबी डालें

Vcc उल्टा

Vcc पर सिर्फ़ 3.3 V

रिसीवर नहीं

Echo पर कोल्ड जॉइंट

बिना टाइमआउट के pulseIn()

Vcc का Gnd से शॉर्ट

लाइव स्थिति

करंट की खपत

ख़ुद को जाँचें

इसके बाद: थ्रू-होल पुर्ज़े सोल्डर करें

इसके बाद: "पार्किंग बीपर" अपलोड करें

इसके बाद: Vcc को Gnd से शॉर्ट करें

बेंच के अंत की क्विज़

बेंच से मिलिए

स्रोत

बेंच पर

अभ्यास के काम

खाली कमरे में ब्रेक न लगाएँ

जाँच

यह कितनी तेज़ी से आ रहा है?

जाँच

HC-SR04 पार्किंग सेंसर

बेंच

बनाएँ और खराबी डालें

खाली PCB तक उतारें

SMD पुर्ज़ों का पिक-एंड-प्लेस, फिर रीफ़्लो

क्रिस्टल और हेडर लगाएँ

दोनों कैन लगाएँ

थ्रू-होल पुर्ज़े सोल्डर करें

Nano जोड़ें

बज़र जोड़ें

बेंच को पावर दें

"पिंग और प्रिंट" अपलोड करें

"पार्किंग बीपर" अपलोड करें

"कुशन को पिंग" अपलोड करें

"रेंज में कुछ नहीं" अपलोड करें

Vcc और Gnd उल्टे जोड़ेंखराबी डालें

Vcc को Nano के 3V3 पिन से पावर देंखराबी डालें

रिसीवर निकालेंखराबी डालें

Echo पर कोल्ड जॉइंट छोड़ेंखराबी डालें

pulseIn() का टाइमआउट भूल जाएँखराबी डालें

Vcc को Gnd से शॉर्ट करेंखराबी डालें

खुला हुआ दृश्य

जानबूझकर खराबी डालें

Vcc उल्टा

Vcc पर सिर्फ़ 3.3 V

रिसीवर नहीं

Echo पर कोल्ड जॉइंट

बिना टाइमआउट के pulseIn()

Vcc का Gnd से शॉर्ट

लाइव स्थिति

करंट की खपत

ख़ुद को जाँचें

इसके बाद: थ्रू-होल पुर्ज़े सोल्डर करें

इसके बाद: "पार्किंग बीपर" अपलोड करें

इसके बाद: Vcc को Gnd से शॉर्ट करें

बेंच के अंत की क्विज़