ESP32 Ordinateur Projet Servomoteur

Réalisation d’un radar contrôlé par la carte ESP32

26-11-21 3354

Un radar est un système qui utilise des ondes radio pour détecter la présence, la distance et la vitesse d’objets à proximité. Les radars sont largement utilisés dans de nombreuses applications, notamment la navigation aérienne, la surveillance de la circulation routière et la détection des intrusions.

Le fonctionnement d’un radar est basé sur le principe de l’écho. Lorsqu’un signal radio est émis par un radar, il est réfléchi par les objets proches et revient au radar sous forme d’un écho. En mesurant le temps qu’il a fallu au signal pour aller et venir, le radar peut calculer la distance de l’objet. En analysant la fréquence du signal de retour, le radar peut également déterminer la vitesse de l’objet.

Il existe de nombreuses variantes de radars, qui diffèrent par la fréquence des ondes utilisées, la manière de générer et de détecter les ondes, et la façon de traiter les données de retour. Certains radars utilisent des ondes radio à haute fréquence, tandis que d’autres utilisent des ondes microwaves. Les radars peuvent être actifs (qui émettent leur propre signal) ou passifs (qui ne font que détecter les signaux existants).

En résumé, un radar est un outil de détection à distance qui utilise des ondes radio pour repérer et mesurer la distance et la vitesse des objets. Il est utilisé dans de nombreuses applications pour surveiller l’environnement et prendre des décisions en conséquence.

But de ce projet:

Dans ce projet, nous allons concevoir un projet utilisant la care ESP32 et un capteur à ultrasons pour la détection.

Ce projet vise à réaliser un prototype de système radar qui détecte les objets fixes et mobiles.

Fonctionnement du radar contrôlé par la carte ESP32:

Composants nécessaires

carte ESP32

ESP32 est une carte de développement électronique basée sur le microcontrôleur ESP32 de la société Espressif. Il s’agit d’un microcontrôleur à double cœur avec un processeur principal Xtensa LX6 et un processeur secondaire dedié au traitement du signal. La carte ESP32 est conçue pour être utilisée dans les applications IoT (Internet des objets) et comprend une variété de fonctionnalités pour faciliter la communication avec d’autres dispositifs et l’accès à Internet.

Voici quelques-unes des principales caractéristiques de la carte ESP32 :

Bluetooth et WiFi : La carte ESP32 inclut un module WiFi et Bluetooth pour faciliter la communication sans fil avec d’autres dispositifs.
Connectivité : La carte ESP32 est équipée de plusieurs ports de communication, tels que USB, UART, I2C et SPI, ce qui la rend idéale pour la communication avec d’autres composants électroniques.
Mémoire : La carte ESP32 dispose de 512 Ko de mémoire flash et de 8 Mo de RAM.
Energie : La carte ESP32 est alimentée par une tension de 3,3 V et est dotée d’un circuit de gestion de l’alimentation pour gérer les périodes de veille et d’arrêt.
Logiciels : La carte ESP32 est compatible avec un large éventail de logiciels de développement, tels que Arduino, ESP-IDF et MicroPython. Cela permet aux développeurs de choisir le logiciel de développement qui leur convient le mieux.

Capteur HC-SR04

Le capteur HC-SR04 est un capteur de distance à ultrasons qui peut être utilisé pour mesurer la distance entre l’objet et le capteur en envoyant une impulsion ultrasonore et en mesurant le temps qu’il faut pour qu’elle soit renvoyée. Le capteur HC-SR04 comprend deux éléments transducteurs ultrasonores, un émetteur et un récepteur. L’émetteur envoie une impulsion ultrasonore qui est renvoyée par l’objet lorsqu’elle heurte sa surface. Le récepteur reçoit l’impulsion renvoyée et le temps qui s’écoule entre l’envoi de l’impulsion et sa réception est mesuré. La distance de l’objet peut alors être déterminée en utilisant la vitesse de l’onde ultrasonore et le temps mesuré.

servomoteurs

Un servomoteur est un moteur électrique qui peut être utilisé pour commander la position, la vitesse ou la force d’un système mécanique. Les servomoteurs sont souvent utilisés dans les applications de contrôle de mouvement précis, telles que les robots, les systèmes de positionnement et les machines-outils.

Un servomoteur comprend un moteur électrique, un réducteur et un dispositif de commande. Le moteur électrique est utilisé pour fournir la force de déplacement. Le réducteur est utilisé pour réduire la vitesse et augmenter la force du moteur. Le dispositif de commande est utilisé pour contrôler la position, la vitesse ou la force du servomoteur.

Il existe plusieurs types de servomoteurs, qui diffèrent principalement par leur méthode de commande et par leur capacité de déplacement. Les servomoteurs peuvent être commandés par impulsion, par tension ou par courant. Ils peuvent également être classés selon leur capacité de déplacement en servomoteurs linéaires et en servomoteurs rotatifs.

module d’alimentation de 5V/3.3V

Un module d’alimentation de 5V/3.3V est un appareil qui permet de fournir une tension de 5 volts ou de 3,3 volts à un circuit électronique. Il est généralement utilisé pour alimenter des cartes de développement comme les cartes Arduino, qui nécessitent une tension de 5 volts pour fonctionner correctement.

Le module d’alimentation de 5V/3.3V est généralement composé d’un convertisseur de tension qui permet de régler la tension de sortie en fonction des besoins du circuit. Il est également équipé d’un connecteur d’alimentation qui permet de brancher le module sur une source de courant (par exemple, une prise de courant ou un port USB).

Pour utiliser un module d’alimentation de 5V/3.3V, il suffit de le brancher sur une source de courant et de connecter le circuit à alimenter au connecteur de sortie. Vous pouvez régler la tension de sortie en utilisant les commandes du module (si elles sont disponibles).

Il est important de noter que le module d’alimentation de 5V/3.3V ne doit être utilisé que pour alimenter des circuits électroniques qui nécessitent une tension de 5 volts ou de 3,3 volts. Utiliser une tension supérieure peut endommager le circuit et être dangereux. Assurez-vous de vérifier la tension requise par le circuit avant de l’alimenter avec un module d’alimentation.

Montage:

Pour faire le montage, on a connecté:

Pour le capteur sonore HC-SR04 :

la broche VCC à la broche 3.3V de la carte ESP32
la broche Trig à la broche D22 de la carte ESP32
la broche ECHO à la broche D21 de la carte ESP32
la broche GND à la broche GND de la carte ESP32

Pour le servomoteur:

fil rouge : fil de l’alimentation à relier à une énergie 5V
fil marron : fil à relier à la broche GND de la carte ESP32
Jaune : fil de signal de positionnement branché à la broche D23 de la carte ESP32

Programme micropython pour la carte ESP32

Voici le programme qui permet de :

calculer la distance entre le capteur HC-SR04 et l’objet détecté
faire tourner le servomoteur
d’envoyer des données (position du servomoteur et la distance) de la carte ESP32 vers l’ordinateur.

Remarque: il faut utiliser ces deux bibliothèques : hcsr04 et servo

import machine
from hcsr04 import HCSR04
from machine import UART,Pin
from servo import Servo
import utime
# Initialize a UART objects
uart = UART(2, baudrate=115200)
sensor = HCSR04(trigger_pin=22,echo_pin=21,echo_timeout_us=1000000)
servo_pin = machine.Pin(23)
my_servo = Servo(servo_pin)
delay = 0.01
min = 15
max = 165
count = 1
while True:
    for i in range(min,max):
      my_servo.write_angle(i)
      distance = sensor.distance_cm()
      if distance > 1000 :
        distance=0
      print(i,',',distance)
      utime.sleep_ms(60)
    for i in range(max, min, -1):
      my_servo.write_angle(i)
      utime.sleep_ms(60)
      distance = sensor.distance_cm()
      if distance > 1000 :
        distance=0
      print(i,',',distance)

import machine

from hcsr04 import HCSR04

from machine import UART,Pin

from servo import Servo

import utime

# Initialize a UART objects

uart = UART(2, baudrate=115200)

sensor = HCSR04(trigger_pin=22,echo_pin=21,echo_timeout_us=1000000)

servo_pin = machine.Pin(23)

my_servo = Servo(servo_pin)

delay = 0.01

min = 15

max = 165

count = 1

while True:

for i in range(min,max):

my_servo.write_angle(i)

distance = sensor.distance_cm()

if distance > 1000 :

distance=0

print(i,',',distance)

utime.sleep_ms(60)

for i in range(max, min, -1):

my_servo.write_angle(i)

utime.sleep_ms(60)

distance = sensor.distance_cm()

if distance > 1000 :

distance=0

print(i,',',distance)

Programme Python exécuté par l’ordinateur

Ce programme permet de recevoir des données de la carte ESP32 et de les afficher sur l’écran

# Python + Arduino-based Radar Plotter
#
# ** Works with any motor that outputs angular rotation
# ** and with any distance sensor (HC-SR04, VL53L0x,LIDAR)
#
import numpy as np
import matplotlib
matplotlib.use('TkAgg')
import matplotlib.pyplot as plt
from matplotlib.widgets import Button
import serial,sys,glob
import serial.tools.list_ports as COMs
#
#
############################################
# Find Arudino ports, select one, then start communication with it
############################################
#
def port_search():
    if sys.platform.startswith('win'): # Windows
        ports = ['COM{0:1.0f}'.format(ii) for ii in range(1,256)]
    elif sys.platform.startswith('linux') or sys.platform.startswith('cygwin'):
        ports = glob.glob('/dev/tty[A-Za-z]*')
    elif sys.platform.startswith('darwin'): # MAC
        ports = glob.glob('/dev/tty.*')
    else:
        raise EnvironmentError('Machine Not pyserial Compatible')

    arduinos = []
    for port in ports: # loop through to determine if accessible
        if len(port.split('Bluetooth'))>1:
            continue
        try:
            ser = serial.Serial(port)
            ser.close()
            arduinos.append(port) # if we can open it, consider it an arduino
        except (OSError, serial.SerialException):
            pass
    return arduinos

arduino_ports = port_search()
#ser = serial.Serial(arduino_ports[0],baudrate=115200) # match baud on Arduino
port1="COM4"
ser = serial.Serial(port1,baudrate=115200)
ser.flush() # clear the port
#
############################################
# Start the interactive plotting tool and
# plot 180 degrees with dummy data to start
############################################
#
fig = plt.figure(facecolor='k')
win = fig.canvas.manager.window # figure window
screen_res = win.wm_maxsize() # used for window formatting later
dpi = 150.0 # figure resolution
fig.set_dpi(dpi) # set figure resolution

# polar plot attributes and initial conditions
ax = fig.add_subplot(111,polar=True,facecolor='#006d70')
ax.set_position([-0.05,-0.05,1.1,1.05])
r_max = 100.0 # can change this based on range of sensor
ax.set_ylim([0.0,r_max]) # range of distances to show
ax.set_xlim([0.0,np.pi]) # limited by the servo span (0-180 deg)
ax.tick_params(axis='both',colors='w')
ax.grid(color='w',alpha=0.5) # grid color
ax.set_rticks(np.linspace(0.0,r_max,5)) # show 5 different distances
ax.set_thetagrids(np.linspace(0.0,180.0,10)) # show 10 angles
angles = np.arange(0,181,1) # 0 - 180 degrees
theta = angles*(np.pi/180.0) # to radians
dists = np.ones((len(angles),)) # dummy distances until real data comes in
pols, = ax.plot([],linestyle='',marker='o',markerfacecolor = 'w',
                 markeredgecolor='#EFEFEF',markeredgewidth=1.0,
                 markersize=10.0,alpha=0.9) # dots for radar points
line1, = ax.plot([],color='w',
                  linewidth=4.0) # sweeping arm plot

# figure presentation adjustments
fig.set_size_inches(0.96*(screen_res[0]/dpi),0.96*(screen_res[1]/dpi))
plot_res = fig.get_window_extent().bounds # window extent for centering
win.wm_geometry('+{0:1.0f}+{1:1.0f}'.\
                format((screen_res[0]/2.0)-(plot_res[2]/2.0),
                       (screen_res[1]/2.0)-(plot_res[3]/2.0))) # centering plot
fig.canvas.toolbar.pack_forget() # remove toolbar for clean presentation
fig.canvas.set_window_title('Arduino Radar')

fig.canvas.draw() # draw before loop
axbackground = fig.canvas.copy_from_bbox(ax.bbox) # background to keep during loop

############################################
# button event to stop program
############################################

def stop_event(event):
    global stop_bool
    stop_bool = 1
prog_stop_ax = fig.add_axes([0.85,0.025,0.125,0.05])
pstop = Button(prog_stop_ax,'Stop Program',color='#FCFCFC',hovercolor='w')
pstop.on_clicked(stop_event)
# button to close window
def close_event(event):
    global stop_bool,close_bool
    if stop_bool:
        plt.close('all')
    stop_bool = 1
    close_bool = 1
close_ax = fig.add_axes([0.025,0.025,0.125,0.05])
close_but = Button(close_ax,'Close Plot',color='#FCFCFC',hovercolor='w')
close_but.on_clicked(close_event)

fig.show()

############################################
# inifinite loop, constantly updating the
# 180deg radar with incoming Arduino data
############################################
#
start_word,stop_bool,close_bool = True,False,False
while True:
    try:
        if stop_bool: # stops program
            fig.canvas.toolbar.pack_configure() # show toolbar
            if close_bool: # closes radar window
                plt.close('all')
            break
        ser_bytes = ser.readline() # read Arduino serial data
        decoded_bytes = ser_bytes.decode('utf-8') # decode data to utf-8
        #data =ser_bytes.decode('utf-8')
        print(decoded_bytes)
        data = (decoded_bytes.replace('\r','')).replace('\n','').replace(' ','')
        #print(data.split(','))
        if start_word:
            vals = [float(ii) for ii in data.split(',')]
            print(vals)
            if len(vals)<2:
                continue
            angle,dist = vals # separate into angle and distance
            if dist>r_max:
                dist = 0.0 # measuring more than r_max, it's likely inaccurate
            dists[int(angle)] = dist
            if angle % 5 ==0: # update every 5 degrees
                pols.set_data(theta,dists)
                fig.canvas.restore_region(axbackground)
                ax.draw_artist(pols)

                line1.set_data(np.repeat((angle*(np.pi/180.0)),2),
                   np.linspace(0.0,r_max,2))
                ax.draw_artist(line1)

                fig.canvas.blit(ax.bbox) # replot only data
                fig.canvas.flush_events() # flush for next plot
        else:
            if data=='Radar Start': # stard word on Arduno
                start_word = True # wait for Arduino to output start word
                print('Radar Starting...')
            else:
                continue
           
    except KeyboardInterrupt:
        plt.close('all')
        print('Keyboard Interrupt')
        break

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# Python + Arduino-based Radar Plotter

# ** Works with any motor that outputs angular rotation

# ** and with any distance sensor (HC-SR04, VL53L0x,LIDAR)

import numpy as np

import matplotlib

matplotlib.use('TkAgg')

import matplotlib.pyplot as plt

from matplotlib.widgets import Button

import serial,sys,glob

import serial.tools.list_ports as COMs

############################################

# Find Arudino ports, select one, then start communication with it

############################################

def port_search():

if sys.platform.startswith('win'): # Windows

ports = ['COM{0:1.0f}'.format(ii) for ii in range(1,256)]

elif sys.platform.startswith('linux') or sys.platform.startswith('cygwin'):

ports = glob.glob('/dev/tty[A-Za-z]*')

elif sys.platform.startswith('darwin'): # MAC

ports = glob.glob('/dev/tty.*')

else:

raise EnvironmentError('Machine Not pyserial Compatible')

arduinos = []

for port in ports: # loop through to determine if accessible

if len(port.split('Bluetooth'))>1:

continue

try:

ser = serial.Serial(port)

ser.close()

arduinos.append(port) # if we can open it, consider it an arduino

except (OSError, serial.SerialException):

pass

return arduinos

arduino_ports = port_search()

#ser = serial.Serial(arduino_ports[0],baudrate=115200) # match baud on Arduino

port1="COM4"

ser = serial.Serial(port1,baudrate=115200)

ser.flush() # clear the port

############################################

# Start the interactive plotting tool and

# plot 180 degrees with dummy data to start

############################################

fig = plt.figure(facecolor='k')

win = fig.canvas.manager.window # figure window

screen_res = win.wm_maxsize() # used for window formatting later

dpi = 150.0 # figure resolution

fig.set_dpi(dpi) # set figure resolution

# polar plot attributes and initial conditions

ax = fig.add_subplot(111,polar=True,facecolor='#006d70')

ax.set_position([-0.05,-0.05,1.1,1.05])

r_max = 100.0 # can change this based on range of sensor

ax.set_ylim([0.0,r_max]) # range of distances to show

ax.set_xlim([0.0,np.pi]) # limited by the servo span (0-180 deg)

ax.tick_params(axis='both',colors='w')

ax.grid(color='w',alpha=0.5) # grid color

ax.set_rticks(np.linspace(0.0,r_max,5)) # show 5 different distances

ax.set_thetagrids(np.linspace(0.0,180.0,10)) # show 10 angles

angles = np.arange(0,181,1) # 0 - 180 degrees

theta = angles*(np.pi/180.0) # to radians

dists = np.ones((len(angles),)) # dummy distances until real data comes in

pols, = ax.plot([],linestyle='',marker='o',markerfacecolor = 'w',

markeredgecolor='#EFEFEF',markeredgewidth=1.0,

markersize=10.0,alpha=0.9) # dots for radar points

line1, = ax.plot([],color='w',

linewidth=4.0) # sweeping arm plot

# figure presentation adjustments

fig.set_size_inches(0.96*(screen_res[0]/dpi),0.96*(screen_res[1]/dpi))

plot_res = fig.get_window_extent().bounds # window extent for centering

win.wm_geometry('+{0:1.0f}+{1:1.0f}'.\

format((screen_res[0]/2.0)-(plot_res[2]/2.0),

(screen_res[1]/2.0)-(plot_res[3]/2.0))) # centering plot

fig.canvas.toolbar.pack_forget() # remove toolbar for clean presentation

fig.canvas.set_window_title('Arduino Radar')

fig.canvas.draw() # draw before loop

axbackground = fig.canvas.copy_from_bbox(ax.bbox) # background to keep during loop

############################################

# button event to stop program

############################################

def stop_event(event):

global stop_bool

stop_bool = 1

prog_stop_ax = fig.add_axes([0.85,0.025,0.125,0.05])

pstop = Button(prog_stop_ax,'Stop Program',color='#FCFCFC',hovercolor='w')

pstop.on_clicked(stop_event)

# button to close window

def close_event(event):

global stop_bool,close_bool

if stop_bool:

plt.close('all')

stop_bool = 1

close_bool = 1

close_ax = fig.add_axes([0.025,0.025,0.125,0.05])

close_but = Button(close_ax,'Close Plot',color='#FCFCFC',hovercolor='w')

close_but.on_clicked(close_event)

fig.show()

############################################

# inifinite loop, constantly updating the

# 180deg radar with incoming Arduino data

############################################

start_word,stop_bool,close_bool = True,False,False

while True:

try:

if stop_bool: # stops program

fig.canvas.toolbar.pack_configure() # show toolbar

if close_bool: # closes radar window

plt.close('all')

break

ser_bytes = ser.readline() # read Arduino serial data

decoded_bytes = ser_bytes.decode('utf-8') # decode data to utf-8

#data =ser_bytes.decode('utf-8')

print(decoded_bytes)

data = (decoded_bytes.replace('\r','')).replace('\n','').replace(' ','')

#print(data.split(','))

if start_word:

vals = [float(ii) for ii in data.split(',')]

print(vals)

if len(vals)<2:

continue

angle,dist = vals # separate into angle and distance

if dist>r_max:

dist = 0.0 # measuring more than r_max, it's likely inaccurate

dists[int(angle)] = dist

if angle % 5 ==0: # update every 5 degrees

pols.set_data(theta,dists)

fig.canvas.restore_region(axbackground)

ax.draw_artist(pols)

line1.set_data(np.repeat((angle*(np.pi/180.0)),2),

np.linspace(0.0,r_max,2))

ax.draw_artist(line1)

fig.canvas.blit(ax.bbox) # replot only data

fig.canvas.flush_events() # flush for next plot

else:

if data=='Radar Start': # stard word on Arduno

start_word = True # wait for Arduino to output start word

print('Radar Starting...')

else:

continue

except KeyboardInterrupt:

plt.close('all')

print('Keyboard Interrupt')

break

Vous pouvez voir aussi

Afficher les données de localisation envoyées par le GPS NEO-M6 en utilisant la carte ESP32

22-02-23

Réalisation d’un radar contrôlé par la carte ESP32

But de ce projet:

Fonctionnement du radar contrôlé par la carte ESP32:

Composants nécessaires

Montage:

Programme micropython pour la carte ESP32

Programme Python exécuté par l’ordinateur

Vous pouvez voir aussi

Afficher les données de localisation envoyées par le GPS NEO-M6 en utilisant la carte ESP32

Construction d’un robot commandé par la carte ESP32 qui détecte et évite les obstacles

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