इस परियोजना में हम दूरी को मापने के लिए रास्पबेरी पाई को HC-SR04 अल्ट्रासोनिक सेंसर मॉड्यूल इंटरफ़ेस करने जा रहे हैं । हमने पहले बाधा निवारक रोबोट के निर्माण के लिए रास्पबेरी पाई के साथ अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग किया है। आगे जाने से पहले, अल्ट्रासोनिक सेंसर के बारे में जानते हैं।
HC-SR04 अल्ट्रासोनिक सेंसर:
उच्च सटीकता और स्थिर रीडिंग के साथ दूरी को मापने के लिए अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग किया जाता है। यह 2 सेमी से 400 सेमी या 1 इंच से 13 फीट तक की दूरी को माप सकता है। यह हवा में 40KHz की आवृत्ति पर एक अल्ट्रासाउंड तरंग का उत्सर्जन करता है और यदि वस्तु अपने रास्ते में आ जाएगी तो सेंसर को वापस उछाल देगी। उस समय का उपयोग करके जो वस्तु को हड़ताल करने के लिए लेता है और वापस आता है, आप दूरी की गणना कर सकते हैं।
अल्ट्रासोनिक सेंसर "ECHO" नामक एक तकनीक का उपयोग करता है। "ईसीओओ" केवल एक प्रतिबिंबित ध्वनि तरंग है। आपके पास एक ईसीएचओ होगा जब ध्वनि एक मृत अंत तक पहुंचने के बाद वापस प्रतिबिंबित होती है।
HCSR04 मॉड्यूल अल्ट्रासोनिक रेंज में एक ध्वनि कंपन उत्पन्न करता है जब हम लगभग 10us के लिए 'ट्रिगर' पिन उच्च बनाते हैं जो ध्वनि की गति पर 8 चक्र ध्वनि का विस्फोट भेजेगा और वस्तु को हड़पने के बाद, यह इको पिन द्वारा प्राप्त होगा। वापस पाने के लिए ध्वनि कंपन द्वारा लिए गए समय के आधार पर, यह उपयुक्त पल्स आउटपुट प्रदान करता है। यदि ऑब्जेक्ट दूर है तो ECHO को सुनने में अधिक समय लगता है और आउटपुट पल्स की चौड़ाई बड़ी होगी। और अगर बाधा निकट है, तो ईसीएचओ को तेजी से सुना जाएगा और आउटपुट पल्स की चौड़ाई छोटी होगी।
हम सेंसर पर वापस लौटने के लिए अल्ट्रासोनिक तरंग द्वारा उठाए गए समय के आधार पर वस्तु की दूरी की गणना कर सकते हैं। चूँकि ध्वनि का समय और गति ज्ञात है, हम निम्नलिखित सूत्रों द्वारा दूरी की गणना कर सकते हैं।
- दूरी = (वायु में ध्वनि का समय x गति (343 मी / से)) / 2।
मान को दो से विभाजित किया जाता है क्योंकि लहर आगे और पीछे एक ही दूरी को कवर करती है। इसलिए बाधा तक पहुंचने का समय कुल लिया गया समय का आधा है
तो सेंटीमीटर में दूरी = 17150 * टी
हमने पहले इस अल्ट्रासोनिक सेंसर और Arduino का उपयोग करके कई उपयोगी प्रोजेक्ट बनाए हैं, उन्हें नीचे देखें:
- अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग करके Arduino आधारित दूरी माप
- Arduino और अल्ट्रासोनिक सेंसर का उपयोग करके डोर अलार्म
- Arduino का उपयोग करके IOT आधारित डम्पस्टर मॉनिटरिंग
आवश्यक घटक:
यहां हम रास्पबेरी जेसी ओएस के साथ रास्पबेरी पाई 2 मॉडल बी का उपयोग कर रहे हैं । सभी मूल हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर आवश्यकताओं पर पहले से चर्चा की जाती है, आप इसे रास्पबेरी पाई परिचय और रास्पबेरी पीआई एलईडी ब्लिंकिंग को शुरू करने के लिए देख सकते हैं, इसके अलावा, हमें इसकी आवश्यकता है:
- पूर्व-स्थापित ओएस के साथ रास्पबेरी पाई
- HC-SR04 अल्ट्रासोनिक सेंसर
- बिजली की आपूर्ति (5v)
- 1K 1 रोकनेवाला (3 टुकड़े)
- 1000uF संधारित्र
- 16 * 2 वर्ण की एलसीडी
सर्किट स्पष्टीकरण:
रास्पबेरी पाई और एलसीडी के बीच कनेक्शन नीचे दी गई तालिका में दिए गए हैं:
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एलसीडी कनेक्शन |
रास्पबेरी पाई कनेक्शन |
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GND |
GND |
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वीसीसी |
+ 5 वी |
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वी |
GND |
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रुपये |
GPIO17 |
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आर / डब्ल्यू |
GND |
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एन |
जीपीआईओ 27 |
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डी ० |
GPIO24 |
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डी 1 |
GPIO23 |
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डी 2 |
GPIO18 |
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डी 3 |
GPIO26 |
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डी 4 |
GPIO5 |
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D5 |
GPIO6 |
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डी 6 |
GPIO13 |
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डी 7 |
GPIO19 |
इस सर्किट में, हमने रास्पबेरी पाई के साथ एलसीडी को जोड़ने के लिए 8bit संचार (D0-D7) का उपयोग किया, हालांकि यह एक अनिवार्य नहीं है, हम 4-बिट संचार (D4-D7) का भी उपयोग कर सकते हैं, लेकिन 4 बिट संचार कार्यक्रम के साथ थोड़ा सा हो जाता है शुरुआती के लिए जटिल तो बस 8 बिट संचार के साथ जाना। यहां हमने एलसीडी के 10 पिनों को रास्पबेरी पाई से जोड़ा है जिसमें 8 पिन डेटा पिन हैं और 2 पिन नियंत्रण पिन हैं।
दूरी मापने के लिए रास्पबेरी पाई के साथ HC-SR04 सेंसर और एलसीडी को जोड़ने के लिए नीचे सर्किट आरेख है ।
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, HC-SR04 अल्ट्रासोनिक सेंसर में चार पिन हैं,
- PIN1- VCC या + 5 V
- PIN2- दूरी को महसूस करने के लिए सेंसर को बताने के लिए ट्राइगर (10us हाई पल्स)
- PIN3- ECHO (पल्स आउटपुट प्रदान करता है जिसकी चौड़ाई ट्रिगर के बाद दूरी का प्रतिनिधित्व करती है)
- PIN4- सकल
इको पिन + 5V आउटपुट पल्स प्रदान करता है जिसे सीधे रास्पबेरी पाई से नहीं जोड़ा जा सकता है। तो हम वोल्टेज डिवाइडर सर्किट (R1 और R2 का उपयोग करके बनाया गया) का उपयोग करने के लिए + 5V तर्क के बजाय + 3.3V तर्क प्राप्त करेंगे।
कार्य स्पष्टीकरण:
रास्पबेरी पाई दूरी को मापने का पूरा काम इस प्रकार है, 1. ट्रिगर ट्रिगर 10uS के लिए पिन को खींचकर।
2. सेंसर द्वारा ध्वनि तरंग भेजी जाती है। ईसीएचओ प्राप्त करने के बाद, सेंसर मॉड्यूल दूरी के लिए आनुपातिक आउटपुट प्रदान करता है।
3. हम उस समय को रिकॉर्ड करेंगे जब आउटपुट पल्स एलओडब्ल्यू से हाई तक जाता है और जब फिर से इसका हाई से लो हो जाता है।
4. हम समय शुरू और रोक देंगे। हम दूरी की गणना करने के लिए दूरी समीकरण का उपयोग करेंगे।
5. दूरी 16x2 एलसीडी डिस्प्ले में प्रदर्शित की जाती है।
तदनुसार हमने निम्नलिखित कार्य करने के लिए रास्पबेरी पाई के लिए पायथन प्रोग्राम लिखा है:
1. सेंसर को ट्रिगर भेजने के लिए
2. सेंसर से पल्स आउटपुट का रिकॉर्ड शुरू और बंद समय।
3. START और STOP समय का उपयोग करके दूरी की गणना करें।
4. 16 * 2 एलसीडी पर प्राप्त परिणाम प्रदर्शित करने के लिए।
पूरा कार्यक्रम और डेमो वीडियो नीचे दिया गया है। कार्यक्रम को टिप्पणियों के माध्यम से अच्छी तरह से समझाया गया है, अगर आपको कोई संदेह है तो आप नीचे टिप्पणी अनुभाग में पूछ सकते हैं।