วิธีทำถังขยะอัตโนมัติใช้อาดูโน่เซอร์โวมอเตอร์และอัลตร้าโซนิคเซนเซอร์ Arduino automatic waste bin

ภาพรวมของระบบถังขยะควบคุมอัตโนมัติประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก 3 ส่วนได้แก่ตัวควบคุมเซ็นเซอร์และมอเตอร์ควบคุมในที่นี้ส่วน input ให้มาจากเซ็นเซอร์เซ็นเซอร์อัลตร้าโซนิคและ output ที่สามารถควบคุมการเคลื่อนไหวนั่นคือมอเตอร์ขนาดเล็กนั่นเอง

วิธีทำถังขยะอัตโนมัติโดยใช้อาดูโน่และเซอร์โวมอเตอร์และอัลตร้าโซนิคเซนเซอร์ การทำถังขยะอัตโนมัติโดยใช้ Arduino เซอร์โวมอเตอร์ และเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเป็นโครงการง่ายๆ ที่สามารถทำได้ในไม่กี่ขั้นตอน นี่คือโครงร่างทั่วไปของวิธีเริ่มต้นใช้งาน: หลักการทำงานของ เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก HC-SR04 เป็นอุปกรณ์ยอดนิยมและราคาไม่แพงที่สามารถใช้วัดระยะทางไปยังวัตถุได้ ทำงานโดยปล่อยคลื่นเสียงความถี่สูงและวัดเวลาที่คลื่นเสียงสะท้อนกลับหลังจากกระทบวัตถุ หากต้องการใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก HC-SR04 กับบอร์ด Arduino จะต้องเชื่อมต่อเข้ากับบอร์ดโดยใช้สายจัมเปอร์ HC-SR04 มี 4 พิน คือ Vcc, Trig, Echo และ GND

รวบรวมวัสดุที่จำเป็น:

BDMC04 บอร์ดอาดุยโน่ Arduino Uno R3 Compatible DIP IC CH340 USB Cable
MT0501 เซอร์โวมอเตอร์ RC Servo Motor Micro RC SG90 Black
SSUS01 เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก เซ็นเซอร์จับระยะ Ultrasonic Sensor HC-SR04
แหล่งพลังงาน (เช่น แบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายไฟ DC 4.5 – 12V)
รังถ่านใส่แบตเตอรี่ Battery Holder
สายไฟจัมเปอร์ Jumper Wire
ถังขยะขนาดเล็กตามแต่จะหาได้

ตั้งค่าฮาร์ดแวร์:

เชื่อมต่อเซอร์โวมอเตอร์เข้ากับ บอร์ด Arduino UNO R3 โดยใช้สายจัมเปอร์
เชื่อมต่อเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเข้ากับ บอร์ด Arduino UNO R3 โดยใช้สายจัมเปอร์
เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ DC 4.5 – 12V เข้ากับ บอร์ด Arduino Uno R3 ผ่านทางขั้ว DC Jack 5.5×2.1mm
Code นี้ เซอร์โวมอเตอร์เชื่อมต่ออยู่กับขา 8 ของ บอร์ด Arduino Uno R3
ขา Trig Pin ของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเชื่อมต่อกับขา 9 ของ บอร์ด Arduino Uno R3
ขา echo Pin ของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเชื่อมต่อกับขา 10 ของ บอร์ด Arduino Uno R3

How HC-SR04 Ultrasonic Module Distance Sensor works

เซ็นเซอร์จะส่ง Ping ที่เวลา t1 และรับการ Ping ที่เด้งที่เวลา t2 เมื่อทราบความเร็วของเสียง ความแตกต่างของเวลา Δt = t2 – t1 สามารถทำให้เราทราบระยะทางของวัตถุได้

D, distance = (t2 – t1/2)
D, distance = (Δt /2)
D, distance = (duration/2)

ตัวอย่างเช่น ถ้า Δt = 500us เรารู้ว่าต้องใช้เวลา 250us ในการส่ง Ping ไปกระทบวัตถุ และอีก 250us ในการกลับมา
ความเร็วเสียง c โดยประมาณในอากาศแห้งกำหนดโดย สมการ:

c = 331.5 + 0.6 * [อุณหภูมิอากาศเป็นองศาเซลเซียส]
ที่ 20°C,
c = 331.5 + 0.6 * 20
c = 343.5 m/s
ถ้าเราแปลงความเร็วเป็นเซนติเมตรต่อไมโครวินาที เราจะได้:
c = 343.5 * (100/1000000)
c = 0.03435 cm./s

ระยะทางคือ

D, distance = (Δt/2)*c

หรือ

distance = 250*0.03435 = 8.6cm.

แทนที่จะใช้ความเร็วของเสียง เราสามารถใช้ “อัตราเร็วของเสียง” ได้เช่นกัน
อัตราเร็วของเสียง = 1 / c

อัตราเร็วของเสียง = 1 / 0.03435

อัตราเร็วของเสียง = 29.1ss/cm

ในกรณีนี้ สมการที่ใช้คำนวณระยะทางจะกลายเป็น:

distance = (Δt/2) / อัตราเร็วของเสียง

และสำหรับตัวอย่างด้านบน:

distance = 250 / 29.1
distance = 8.6 cm

https://www.instructables.com/Using-a-SR04/

แผนผังการต่อสายไฟ

https://oshwlab.com/s2insupply/arduino-automatic-waste-bin

เขียน Code: arduino Code เชื่อมต่ออัลตราโซนิคเซนเซอร์เพื่อควบคุมเซอร์โวมอเตอร์

ใช้ Arduino Integrated Development Environment (IDE) เพื่อเขียนโปรแกรมที่จะควบคุมเซอร์โวมอเตอร์และเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก
กำหนดตัวแปร
1. const int trigPin = 9; // define trigPin for ultrasonic sensor
2. const int echoPin = 10; // define echoPin for ultrasonic sensor
3. myservo.attach(8); // attach the servo to pin 8
ตั้งค่าเซอร์โวมอเตอร์และเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก
ในฟังก์ชันลูป ใช้เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเพื่อวัดระยะทางไปยังวัตถุ
หากระยะทางต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนด ให้เปิดใช้งานเซอร์โวมอเตอร์เพื่อเปิดถังขยะ
1. เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกจะใช้เพื่อวัดระยะทางไปยังวัตถุ หากระยะห่างน้อยกว่า 20 ซม. เซอร์โวมอเตอร์จะตั้งค่าเป็น 0 องศาเป็นเวลา 1 วินาที จากนั้นตั้งค่าเป็น 90 องศา
2. หากระยะทางมากกว่า 20 ซม. เซอร์โวมอเตอร์จะตั้งค่าเป็น 90 องศา
อัพโหลดโค้ดไปยังบอร์ด Arduino
ทดสอบและดีบัก
ทดสอบโปรแกรมโดยวางวัตถุไว้ด้านหน้าเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก และตรวจสอบว่าเซอร์โวมอเตอร์เคลื่อนที่เพื่อเปิดถังขยะ
ดีบักปัญหา ที่เกิดขึ้นโดยใช้เครื่องมือดีบักในตัว Arduino IDE และตรวจหาข้อผิดพลาดทางไวยากรณ์หรือข้อผิดพลาดเชิงตรรกะในโค้ดของเรา

ตัวอย่าง Arduino Code เชื่อมต่ออัลตราโซนิคเซนเซอร์เพื่อวัดระยะทางไปยังวัตถุ

// define the pins for Ultrasonic Sensor HC-SR04
const int trigPin = 9;  // define the trigPin and trigPin for the Ultrasonic Sensor HC-SR04
const int echoPin = 10; // define the trigPin and echoPin for the Ultrasonic Sensor HC-SR04

void setup() {
  // initialize the pins as outputs and inputs
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  
  // start the serial communication
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // send a pulse to the trigPin
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  
  // measure the time it takes for the pulse to return
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  
  // calculate the distance based on the speed of sound
  int distance = duration * 0.034 / 2;
  
  // print the distance to the serial monitor
  Serial.println(distance);
  
  // wait a bit before taking the next measurement
  delay(100);
}

ตัวอย่าง Arduino Code เชื่อมต่ออัลตราโซนิคเซนเซอร์เพื่อวัดระยะทางไปยังวัตถุและควบคุมเซอร์โวมอเตอร์

#include <Servo.h> // include the Servo library

Servo myservo; // create a servo object

// define the pins for Ultrasonic Sensor HC-SR04
const int trigPin = 9;  // define the trigPin and trigPin for the Ultrasonic Sensor HC-SR04
const int echoPin = 10; // define the trigPin and echoPin for the Ultrasonic Sensor HC-SR04

void setup() {
  myservo.attach(8); // attach the servo to pin 8
  pinMode(trigPin, OUTPUT); // set the trigPin as an output
  pinMode(echoPin, INPUT); // set the echoPin as an input
  
  // start the serial communication
  Serial.begin(9600);

}

void loop() {
  long duration, distance; // create variables to store the duration and distance
  
  digitalWrite(trigPin, LOW); // set the trigPin low
  delayMicroseconds(2); // wait for 2 microseconds
  
  digitalWrite(trigPin, HIGH); // set the trigPin high
  delayMicroseconds(10); // wait for 10 microseconds
  
  digitalWrite(trigPin, LOW); // set the trigPin low
  
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH); // read the duration of the pulse
  distance = (duration/2) / 29.1; // calculate the distance in centimeters
  
  if (distance < 20) { // if the distance is less than 20 cm
    myservo.write(0); // set the servo to 0 degrees
    delay(1000); // wait for 1 second
    myservo.write(90); // set the servo to 90 degrees
  }
  else { // if the distance is greater than 20 cm
    myservo.write(90); // set the servo to 90 degrees
        Serial.println(distance);
  }
}