Kit Sónar SRF08

Kit Sónar SRF08 -1

Nombre: Kit Sónar SRF08 Fecha: Noviembre 2008 Versión: 1.00 Autor: Mikel Etxebarria Empresa: Ingeniería de Microsistemas Programados S.L. (www.microcontroladores.com) 1.- DESCRIPCION

El objetivo de este Kit es presentar las múltiples posibilidades del sónar SRF08 de nuestra representada Devantech Ltd. Se trata de un dispositivo que, empleando los ultrasonidos, es capaz de medir la distancia respecto a un objeto cualquiera.

Efectivamente, una cápsula transmisora emite una señal ultrasónica a 40KHz. Otra cápsula recibe esa señal tras haber rebotado sobre el objeto (eco). El módulo mide el tiempo transcurrido entre transmisión de la señal y la recepción del eco y calcula la distancia teniendo en cuenta que la velocidad del sonido es:

V= 340m/s 29uS/cm Tiempo de ida y vuelta = 58uS/cm

El resultado de la medida lo puede dar en centímetros, pulgadas o tiempo (uS).

El sónar SRF08 también incluye un sensor analógico de luz que permite medir la luz ambiente que le rodea.

Con el presente Kit de prácticas y los ejemplos prácticos que proponemos, en Ingeniería de Microsistemas Programados pretendemos que el usuario aprenda a manejar este dispositivo cuyas aplicaciones son innumerables: Medida de distancias, velocidad, medida de superficies, aplicaciones de robótica, industriales, de automóvil, alarmas y un largo etcétera. Estamos seguros que sabrás sacar el máximo partido al dispositivo SRF08.

Figura 1. El kit de demostración Sonar SRF08

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Kit Sónar SRF08 -2

El montaje de todos los componentes se realiza sobre la tarjeta de prototipos PIC’PROJECT. Estos se cablean mediante hilo “wire wrap” por la parte inferior de la misma. También se muestra la conexión con la tarjeta PIC’CONTROL. Todas las conexiones realizadas se muestran en el esquema eléctrico que se adjunta al final de esta documentación.

2.- MATERIALES NECESARIOS

Todos los componentes necesarios para implementar los ejemplos propuestos se puede adquirir en un lote completo o kit. Para aquellos usuarios que ya dispongan de parte de estos componentes, también se pueden adquirir sólo los que se precisen. A continuación se presenta la lista de materiales necesarios para implementar este proyecto. En cada componente se indica la referencia empleada por Ingeniería de Microsistemas Programados S.L. para su adquisición por separado.

Sugerimos visitar las secciones de Instrumentos, Herramientas y Bricolage de nuestra página web. En ellas se podrá encontrar aquellas herramientas o complementos necesarios para el montaje electrónico.

KIT Sónar SRF08 REFERENCIA CANTIDAD DESCRIPCION

PIC’CONTROL 1 Tarjeta base de control dotada de serie de un PIC18F4550 y oscilador de 4MHz

PIC’PROJECT 1 Tarjeta de prototipos para el montaje de componentes, que se conecta directamente a PIC’CONTROL mediante la cinta de cable plano incluída.

06LCD2X16 1 Pantalla LCD de 2 x 16 caracteres SRF08 1 Sónar SRF08 ZUMB1 1 Zumbador piezo eléctrico 61DIL2 1 Micro Interruptor Dip-Switch de 2 contactos 61KSA 1 Pulsador 6x6 mm para c.impreso 30R1C222 2 Resistencia de carbón de 2K2 ohmios 30R1C103 1 Resistencia de carbón de 10K ohmios 34PT10V103 1 Potenciómetro horizontal de ajuste de 10K 54BASE361PT7 1 Tira hembra 36p altura 7 mm 54TIRA361D 1 Tira postes macho dorada 54TIRA361CD 1 Tira de postes macho codo dorada CABLE 1 Rollo de 10 m cable rígido de conexiones de 0.6 mm CC3015X 1 Rollo de 15 m de hilo de rapinar de 0.25mm (30AWG) ESTAÑOTUBO 1 Estaño en tubo (20 gr)

NOTA 1: Se puede adquirir el kit o lote completo de materiales, o bien sólo los componentes que se necesiten según las referencias de los mismos.

NOTA 2: No está incluido el sistema de alimentación. Esta puede ser mediante pilas y/o baterías o bien mediante alimentador de 9-12VDC, a voluntad del usuario y alimenta a la tarjeta PIC’Control. De aquí, a través del PIC’Bus, se alimenta también a la tarjeta PIC’Project y a los componentes contenidos en ella.

Kit Sónar SRF08

Kit Sónar SRF08 -3

3.- MONTAJE

A continuación se indican los pasos mas elementales para implementar el presente proyecto.

1.- Cortar, de la tira de pines macho 54TIRA361D, un trozo

con 14 pines que se soldarán a la pantalla LCD tal y como se muestra en la figura 2. Procurar que la tira quede perfectamente perpendicular a la pantalla LCD.

Figura 2. Cortar una tira de 14 pines para soldarla en el

LCD 2.- Cortar, de la tira de pines hembra 54BASE361PT7, un

trozo de 5 pines que se soldarán al módulo SRF08 tal y como se muestra en la figura 3. Procurar que la tira quede perfectamente perpendicular al módulo en el lado de los componentes.

Figura 3. Soldar un trozo de 5 pines hembra en el sónar

SRF08 3.- Cortar, de la tira de pines macho acodados

54TIRA361CD, un trozo de 5 pines que se soldarán sobre la tarjeta PIC’PROJECT tal y como se muestra en la figura 4. Procurar situarlos en la misma posición que en la figura

Figura 4. Colocación de la tira de 5 pines

acodados 4.- Tal y como se muestra en la figura 5, procedemos a distribuir, colocar y soldar el resto de componentes

procurando que queden distribuidos en la misma posición que la mostrada en la fotografía.

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Kit Sónar SRF08 -4

Figura 5. Colocación del resto de los componentes

a) Cortar, de la tira de pines hembra 54BASE361PT7, un trozo de 14 pines que se soldará en PIC’Project, en la misma posición que se muestra en la imagen. Sobre esta tira se insertará mas adelante la pantalla LCD a la que se le soldó, en el paso 1, una tira macho de otros tantos pines.

b) Colocar y soldar en la misma posición el potenciómetro de 10K 34PT10V103 (P1) que se empleará para el ajuste de contraste de la pantalla LCD.

c) Colocar la resistencia 30R1C103 de 10K ohmios (R3) y el zumbador piezo eléctrico LS1. Asegurarse de que la patilla + de este último queda orientada hacia la resistencia.

d) Colocar, tal y como se muestra en la figura, el pulsador 61KSA (SW2) y el Dip-Switch de contactos 61DIL2 (SW0-SW1)

e) Por último colocar las dos resistencias 30R1C222 de 2K2 (R1-R2). 5.- Al final del presente documento se

muestra el esquema eléctrico del montaje. Hacer las conexiones siguiéndolo fielmente. Se recomienda emplear cable de 0.6 mm (ref. CABLE) para las conexiones de alimentación. El resto de conexiones se puede realizar con nuestro hilo de rapinar CC3015X de 0.25 mm (30AWG). Prestar atención a los cortocircuitos entre las distintas patillas. Ver la figura 6

Figura 6. Realización del conexionado según el

esquema adjunto

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Kit Sónar SRF08 -5

6.- El sónar SRF08 se conecta sobre la tira de 5 pines

macho acodados que se soldaron sobre la tarjeta PIC’Project en el paso 3. Ver la figura 7.

Figura 7. Colocación del SRF08 7.- Conectamos ahora la pantalla LCD sobre la tira de

14 pines hembra que se soldó en el paso 4 (a). También podemos rotular, mediante etiquetas adhesivas el nombre de los periféricos.

Figura 8. Conexión de la pantalla LCD 8.- Por último conectamos, mediante

la cinta de cable plano, la tarjeta PIC’Project con la tarjeta PIC’Control tal y como se mostró en la figura 1. Mediante separadores también podemos apilar ambas tarjetas para obtener un conjunto mas compacto y manejable según se muestra en la figura 9.

Figura 9. Apilando ambas tarjetas

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9.- Grabar el PIC con el programa ejemplo deseado. Para la grabación se puede emplear:

● Un grabador externo (p.e. PIC’BURNER). Requiere extraer el PIC de la tarjeta PIC’CONTROL, grabarlo y volverlo a insertar.

● Un grabador externo dotado de salida ICSP (p.e. PIC’BURNER + CABLERJ11). En este caso no es necesario extraer el PIC. Basta con unir el grabador PIC’BURNER con la tarjeta PIC’CONTROL mediante el cable CABLERJ11. Es aconsejable no tener conectado ningún periférico en PIC’CONTROL durante el proceso de grabación.

● Emplear el grabador GTP-USB+. Esta es la opción óptima. Este grabador se conecta, por un lado, con un puerto USB del PC. Por otro lado dispone de un interface ICSP que se conecta directamente con PIC’Control mediante el conecto RJ11, tal y como se puede apreciar en la figura 10.

Figura 10. Grabación desde el GTP-USB+

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4.- EJEMPLOS

Con este kit proporcionamos una serie de ejemplos que permiten experimentar con las diferentes posibilidades del sistema RFID de Parallax. También proponemos algún ejemplo de aplicación práctica relacionada con la identificación y el control de accesos.

La mayor parte de estos ejemplos están resueltos tanto en el ensamblador MPASMWIN de Microchip como en lenguaje C de la firma CCS (PCWH 4.023). Proporcionamos todos los programas fuente debidamente comentados, los ejecutables correspondientes listos para grabar y todos los ficheros de cabecera y/o de includes.

4.1 LCD_TEST

Programa de demostración para comprobar el correcto funcionamiento de la pantalla LCD.

Programas fuente: LCD_TEST.ASM y LCD_TEST.C

Programas ejecutables: LCD_TEST.HEX

Descripción: El ejemplo está pensado para hacer una rápida comprobación del funcionamiento de la pantalla LCD. La pantalla está conectada mediante un interface de 4 bits a la puerta D del controlador. Sobre ella aparece el mensaje de “Microsystems Engineering” de forma intermitente, como se muestra en la figura 11. Mediante el potenciómetro P1 de 10K podemos ajustar el contraste de la pantalla.

Figura 11. El ejemplo LCD_TEST

4.2 SRF08_TEST

Programa de demostración para comprobar el correcto funcionamiento del lector RFID

Programas Fuente: SRF08_TEST.ASM y SRF08_TEST.C

Programas ejecutables: SRF08_TEST.HEX

Descripción: Este ejemplo está destinado a comprobar el funcionamiento de todas posibilidades que nos brinda el sónar SRF08. La pantalla LCD nos muestra las diferentes medidas realizadas. Ver la figura 12. Mediante los Dip-Switch SW1-SW0 conectados a RB5:RB4 se selecciona el tipo de medida a realizar:

SW1(RB5) SW0(RB4) MEDIDA

ON ON Distancia en centímetros

ON OFF Distancia en pulgadas

OFF ON Distancia en micro segundos

OFF OFF Luz ambiente

Figura 12. Control de vueltas del motor EMG30

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4.3 ANTICHOQUE

Programa de ejemplo de una aplicación práctica.

Programas Fuente: ANTICHOQUE.ASM y ANTICHOQUE.C

Programas ejecutables: ANTICHOQUE.HEX

Descripción: Esta ejemplo trata de recrear el funcionamiento de un sistema antichoque con aviso de proximidad mediante una señal acústica. La pantalla LCD visualiza en todo momento la distancia respecto al objeto. La medida se realiza en cm. Cuando esa distancia está por debajo de ciertos límites, implica que el objeto y el sónar SRF08 se están aproximando “peligrosamente”.

En el ejemplo se establecen 4 límites cuyas distancias se establecen mediante las constantes “Límite_1”, “Límite_2”, “Límite_3” y “Límite_4”. Los valores asignados por defecto son de 50 cm, 35 cm, 20 cm y 10 cm respectivamente y pueden ser modificadas por el usuario.

Figura 13. Aproximación a un obstáculo

Cuando la distancia frente al objeto es inferior a 50 cm (límite 1) se genera una señal acústica intermitente con un periodo de 1 seg. Si la distancia es inferior a 35 cm (límite 2), la frecuencia de la señal acústica aumenta con un periodo de 0.5 seg. A una distancia inferior a 20 cm (límite 3) la frecuencia aumenta con un periodo de 0.25 seg. Finalmente, si el objeto se encuentra a una distancia inferior a los 10 cm (límite 4), la señal acústica se mantiene activada de forma constante representando un “Peligro Inminente”. La figura 13 muestra la aproximación del SRF08 a un obstáculo.

4.4 AREAS

Programa de ejemplo de otra aplicación práctica para el cálculo de áreas

Programas Fuente: AREAS.C

Programas Ejecutables: AREAS.HEX

Descripción: Dado los cálculos que se deben realizar, este programa sólo se ha resuelto en lenguaje C. Se trata de un ejemplo más de las múltiples aplicaciones del dispositivo SRF08. En esta ocasión lo vamos emplear para calcular el área de un determinado recito (p.e. de una habitación).

Ponemos el circuito frente a uno de los lados a medir y pulsamos SW2 conectado en RB7. Se realiza la medida de uno de los lados (a). Nos ponemos frente al otro lado y volvemos a pulsar SW2. Se realiza la medida del otro lado (b). Se calcula entonces el área o superficie (a x b).

En la pantalla LCD se visualiza, tal y como se muestra en la figura 14, la longitud de ambos lados medidos así como la superficie total en m2. El ciclo se vuelve a repetir tras una nueva pulsación de SW2.

Figura 14. Midiendo un área

Kit Sónar SRF08

Kit Sónar SRF08 -9

4.5 RADAR

Otra aplicación práctica del SRF08

Programas Fuente: RADAR.C

Programas Ejecutables: RADAR.HEX

Descripción: Dado los cálculos que se han de realizar, el programa se ha resuelto solo en lenguaje C. Este ejemplo de aplicación práctica puede y debe ser depurado para un funcionamiento mas “fino” y preciso, pero nos proporciona la idea básica y nos abre un gran campo de aplicaciones del sónar. En este caso se trata de emular el funcionamiento de una rádar que genera una señal acústica cuando, el objeto que se aproxima al SRF08, se desplaza por encima de una determinada velocidad.

La idea básica consiste en realizar dos mediadas de la distancia respecto al objeto, con un lapsus de tiempo entre una medida y la siguiente. La diferencia entre ambas mediadas nos permite conocer la distancia de aproximación del objeto detectado. Si además sabemos que esa distancia se recorrió en un determinado lapsus de tiempo, podremos calcular la velocidad del objeto. Por otra parte si la distancia de la 2ª medida es mayor que la distancia de la 1ª medida, podemos concluir que el objeto no se acerca, sino que se aleja del SRF08.

La pantalla LCD visualiza en todo momento la distancia respecto al objeto. Cuando se supera una determinada velocidad se activa la señal acústica a modo de alarma y la pantalla LCD nos muestra la velocidad expresada en m/s. Ver la figura 15. La constante “Vel_Max” establece por defecto el valor de 3 m/s como velocidad máxima permitida. El usuario puede variar este valor.

Figura 15. Detectando exceso de velocidad

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8

8

7

7

6

6

5

5

4

4

3

3

2

2

1

1

D D

C C

B B

A A

RB7/PGD

RB4RB5RB6/PGC

RB1RB2RB3

RD7

RB0

RD4RD5RD6

RC5RC6/TXRC7/RX

RD3RC4/SDA

RA0MCLR/RE3

RD2

RA3RA2RA1

RA5RA4

RE2RE1RE0

RC0CLKOUT/RA6

CLKIN/RA7

RC2RC1

RD1RD0

RC3/SCL

RB5

RB4

RD3

RD0RD1RD2

RD5RD4

RD6

RB0/SDARB1/SCL

RB7

RA0

+5Vcc

+5Vcc

+5Vcc +5Vcc

+5Vcc

+5Vcc

Ingeniería de Microsistemas Programados S.L.Ald. Mazarredo, 47 -1º; 48009 Bilbao - BizkaiaTlfno./Fax: 944230651; www.microcontroladores.com

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A4 A 11

Tarjeta: PIC'CONTROL

Tarjeta: PIC'PROJECTS

R12K2R12K2

P110KP110K SW2SW2

SW0SW0

SRF08

U2SRF08

SRF08

U2SRF08

Vcc

1

SD

A2

SC

L3

NC

4

GN

D5

LS1

PIEZO

LS1

PIEZO

1

2

R310KR310K

R22K2R22K2

SW1SW1

J1 PICBUS-2J1 PICBUS-2

246810121416182022242628303234363840

13579

111315171921232527293133353739

2X16

U1LCD2x16

2X16

U1LCD2x16

GN

D1

VC

C2

VLC

3

RS

4R

/W5

E6

D0

7D

18

D2

9D

310

D4

11D

512

D6

13D

714