Ultrazvukový dálkoměr SRF02

Dálkoměr SRF02 jsem používal na jiném projektu a několik mi jich zbylo. Mám s ním vcelku dost zkušeností, takže to byla pro mě jasná volba. Tento dálkoměr přestává správně fungovat při teplotách nad 28 °C. Nevím proč, ale mám to experimentálně ověřené na několika kusech. Nemá také teplotní kompenzaci, ale to nám může při tomto použití být úplně jedno.

Senzor obsahuje ultrazvukový vysílač a přijímač v jednom pouzdru a podpůrnou elektroniku, která výsledek měření předává na sběrnici I²C v jednotkách cm, inch a ms.

Arduino a I²C

Sběrnice I²C je na deskách Arduino podporována na různých pinech. Na Arduino Yún jsou to piny 2 (SDA) a 3 (SCL). Knihovna pro komunikaci na sběrnici I²C se jmenuje Wire a instaluje se společně s Arduino IDE. Nemusíte ji tak stahovat a konfigurovat samostatně. Pro komunikaci se zařízením na sběrnici I²C musíte znát jeho adresu. U většiny zařízení můžete adresu změnit. Pozor, adresa je 7bitová a u senzoru SRF02 je v dokumentaci uvedena jako 8bitová. Pro zapojení budete potřebovat dva rezistory (pull-up rezistor) o hodnotě 1k8 Ω. Rezistory zapojíte mezi napájecí napětí 5 V a komunikační vodiče SDA a SCL sběrnice I2C.

Pomocí univerzální desky plošných spojů jsem si vytvořil jednoduchý shield. Vypadá dost děsně, ale funguje. Jak už to tak bývá, mělo to být jen dočasné řešení, ale je použito doteď…

Postup při komunikaci

1. Otevřete komunikační kanál na adresu senzoru
   Wire.beginTransmission(0x70); // v dokumentaci 8-bitová hodnota 0xE0
2. Odešlete příkaz, že chcete měřit
   Wire.write((byte)0x00);
3. Zahajte měření v cm
   Wire.write(0x51);
4. Ukončete spojení
   Wire.endTransmission();
5. Je třeba počkat nejméně 70 ms na výsledek. Výsledek je uložen ve dvou bytech.
6. Otevřete komunikační kanál na adresu senzoru
   Wire.beginTransmission(0x70); // v dokumentaci 8-bitová hodnota 0xE0
7. Nastavte adresu registru, od které chcete číst hodnoty
   Wire.write(0x02);
8. Ukončete spojení
   Wire.endTransmission();
9. Vyžádejte čtení 2 bytů
   Wire.requestFrom(SRF_ADDRESS, 2);
10. Byty postupně načtete metodou read()
highByte = Wire.read();
lowByte = Wire.read();
11. Složte výsledek
    distance = (highByte << 8) + lowByte;

Kompletní kód aplikace, který vrátí vzdálenost na základě vyvolání přes URL:

#include <Bridge.h>
#include <YunClient.h>
#include <YunServer.h>

#include <Wire.h>


#define SRF_ADDRESS         0x70 
#define CMD                 (byte)0x00 
#define RANGEBYTE           0x02  
#define UNIT                0x51

byte highByte = 0x00; 
byte lowByte = 0x00; 


YunServer server;

void setup(){
  Wire.begin();
  Bridge.begin(); 

  server.listenOnLocalhost();
  server.begin();
  
  delay(1000);
}

void loop(){
  YunClient client = server.accept();
  
  if (client) {
    String command = client.readString();
    command.trim();
    if (command == "range") {
      
      client.print(getRange());
    } else {
      client.print("ERROR: " + command);
    }
    
    client.stop();
  }
  delay(50);
}

int getRange(){    
  
  int range = 0; 
  
  Wire.beginTransmission(SRF_ADDRESS); 
  Wire.write(CMD); 
  Wire.write(UNIT); 
  Wire.endTransmission();
  
  delay(100);  
  
  Wire.beginTransmission(SRF_ADDRESS);
  Wire.write(RANGEBYTE);
  Wire.endTransmission();
  
  Wire.requestFrom(SRF_ADDRESS, 2);
  while(Wire.available() < 2);
  highByte = Wire.read(); 
  lowByte = Wire.read(); 

  range = (highByte << 8) + lowByte;   
  return(range); 
}

Komunikace Python – Arduino sketch

Jak je vidět z kódu pro Arduino, tak využijeme možnost komunikace přes http. Python skript při spouštění načte zprávy ve frontě a pak je začne procházet. Pokud by se zprávy vyhodnocovali zároveň při načítání, tak se připletou i zprávy právě odeslané. Proto je třeba nejdříve frontu načíst a teprve pak do ní zapisovat. Pokud je ve frontě zpráva, která obsahuje pouze číslo, Google Id, tak se dotáže na vzdálenost a vyhodnotí přítomnost auta. Kontrola Google Id by mohla být samozřejmě sofistikovanější.

#!/usr/bin/python

import boto.sqs
import sys
import ConfigParser
import os
import re
import urllib

local_path = os.path.dirname(os.path.realpath(__file__))

config = ConfigParser.ConfigParser()
config.read(local_path + '/garage.config')

URL = config.get('arduino', 'url')
limit = int(config.get('arduino', 'limit'))

conn = boto.sqs.connect_to_region(config.get('aws', 'aws_region'))

q = conn.get_queue(config.get('aws', 'aws_queue'))

if q is None:
    sys.exit(1)

messages = []
message = q.read()

while message is not None:
    messages.append(message)
    message = q.read()

if len(messages) == 0:
    sys.exit(0)

p = re.compile('^\d*$') # looking for number

for message in messages:
    body = message.get_body()
    # print body
    if p.match(body) is None:
  continue

    rng = urllib.urlopen(URL).read()
    # print rng

    q.delete_message(message)

    answer = 'No'
 
    if rng.isdigit():
     if int(rng) > limit:
   answer = 'Yes'
    else:
        answer = rng
 
 # print answer
    response = boto.sqs.message.RawMessage()
    response.set_body(body + ';' + answer)
    q.write(response);

Konfigurační soubor aplikace. Klíče jsou uloženy podle doporučení v souboru ~/.aws/credentials:

[aws]
aws_region = eu-west-1
aws_queue = garage

[arduino]
url = http://localhost/arduino/range
limit = 200

cron

Konfigurace cron je velmi jednoduchá. Stačí se přihlásit do webového rozhraní pro konfiguraci Arduino Yún a otevřít advanced configuration panel (luci). Na záložce System otevřete záložku Scheduled Tasks. Zde můžete změnit crontab.

Na záložce Startup pak můžete zakázat, povolit nebo restartovat démona cron.

Závěr

Elektroniku máme zapojenou, skripty se spouští a už nám zbývá jen vyrobit krabičku a tu připevnit v garáži. Další díl se bude věnovat 3D tisku držáku ultrazvukového dálkoměru.