Capteur de distance Micro:bit Projet Servomoteur

Réalisation d’un radar contrôlé par Micro:bit

29-10-21 3822

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 radar utilisant la care Micro:bit 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 Microbit:

Composants nécessaires

carte micro:bit

La carte Micro:bit est une carte de développement électronique de petite taille conçue pour l’apprentissage de la programmation et de l’électronique. Il est destiné aux élèves de l’école primaire et du collège et peut être utilisé pour créer des projets de robotique, de domotique et de développement de matériel électronique.

La carte Micro:bit mesure environ 5 cm x 4 cm et est dotée de plusieurs ports et connecteurs pour connecter des capteurs, des actionneurs et d’autres dispositifs électroniques. Elle comprend également un afficheur LED de 5 x 5, un haut-parleur, un accéléromètre et un gyroscope, ainsi qu’une connexion Bluetooth.

La carte Micro:bit peut être programmé en utilisant le langage de programmation Python ou en utilisant des blocs de programmation via un logiciel en ligne comme Microsoft MakeCode. Il est alimenté par une batterie ou par un câble USB et peut être utilisé en tant que dispositif autonome ou connecté à un ordinateur ou à un autre système de contrôle.

La carte Micro:bit est un outil pratique pour les éducateurs et les développeurs qui souhaitent enseigner la programmation et l’électronique de manière interactive et ludique.

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.

carte d’extension GPIO

Une carte GPIO (General Purpose Input/Output) est un type de carte qui permet de connecter des appareils externes à un ordinateur ou à un microcontrôleur. Elle possède généralement une série de broches qui peuvent être utilisées pour envoyer et recevoir des signaux numériques et analogiques, ainsi que pour fournir de l’énergie à des appareils externes.

Les cartes GPIO sont souvent utilisées dans les projets de robotique, de domotique et de développement de logiciels, car elles permettent de connecter des capteurs, des actionneurs et d’autres appareils électroniques à un ordinateur ou à un microcontrôleur. Elles peuvent être utilisées pour contrôler et surveiller des systèmes, pour collecter et traiter des données, ou pour développer des applications de commande et de contrôle.

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.

des fils de connexion

Les fils de connexion sont des fils électriques utilisés pour connecter des composants électroniques à une carte de développement ESP32. Ils sont généralement utilisés pour connecter des capteurs, des actionneurs, des afficheurs et d’autres composants à la carte ESP32 afin de créer des circuits électroniques.

Il existe deux types de fils de connexion: les fils de connexion mâle-mâle et les fils de connexion mâle-femelle. Les fils de connexion mâle-mâle sont utilisés pour connecter des composants qui ont tous deux des broches mâles, tandis que les fils de connexion mâle-femelle sont utilisés pour connecter des composants avec une broche mâle et une broche femelle.

Les fils de connexion sont généralement fabriqués en cuivre ou en alliage de cuivre et sont revêtus d’un isolant en plastique pour protéger les fils électriques et empêcher les courts-circuits. Ils sont disponibles dans une variété de couleurs pour aider à identifier et organiser les différents fils dans un circuit.

Plaque d’essai

Une plaque d’essai est un type de carte de développement électronique qui permet aux développeurs de tester et de prototyper facilement des circuits électroniques. Elles sont souvent utilisées par les développeurs pour tester rapidement des idées et des conceptions avant de les intégrer à un projet plus important ou de les intégrer dans une carte de développement plus permanente.

Les plaques d’essai sont généralement basées sur un microcontrôleur, qui est un processeur facile à utiliser et à programmer qui peut être utilisé pour contrôler une variété de circuits électroniques. Les plaques d’essai incluent généralement des broches d’extension qui permettent de connecter facilement des composants électroniques tels que des capteurs, des afficheurs, des moteurs et d’autres composants.

Montage:

Pour faire le montage, on a connecté:

Pour le capteur sonore HC-SR04 :

la broche VCC à la broche 3.3V du Micro:bit
la broche Trig à la broche P2 du Micro:bit
la broche ECHO à la broche P1 du Micro:bit
la broche GND à la broche GND du Micro:bit

Pour le servomoteur:

fil rouge : fil de l’alimentation à relier à la borne 5V de la carte GPIO
fil marron : fil à relier à la broche GND du Micro:bit
Jaune : fil de signal de positionnement branché à la broche P0 du Micro:bit

Programme makecode

Voici le programme makecode 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 Micro:bit vers l’ordinateur.

Télécharger le programme

Programme Python exécuté par l’ordinateur

# Python + Microbit-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 Microbit ports, select one, then start communication with it
############################################
#

port1="COM19"
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('Microbit 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 Microbit 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 Microbit serial data
        decoded_bytes = ser_bytes.decode('utf-8') # decode data to utf-8
        #data =ser_bytes.decode('utf-8')
        #print(data.split(','))
        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 Microbit to output start word
                print('Radar Starting...')
            else:
                continue

    except KeyboardInterrupt:
        plt.close('all')
        print('Keyboard Interrupt')
        break

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# Python + Microbit-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 Microbit ports, select one, then start communication with it

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

port1="COM19"

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('Microbit 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 Microbit 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 Microbit serial data

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

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

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

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 Microbit to output start word

print('Radar Starting...')

else:

continue

except KeyboardInterrupt:

plt.close('all')

print('Keyboard Interrupt')

break

Vous pouvez voir aussi

Réalisation d’un robot suiveur de ligne avec Micro:bit

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1 commentaire

Moyon 05-04-2222

Comment faire communiquer la micro-bit avec le simulateur makecode (donc avec l'ordi) pour tracer la courbe avec le simulateur, une fois le programme chargé dans la carte ?