Arduino - HC-SR04 Ultrasonik Sensör ile Mesafe Ölçer Uygulaması

Merhaba. Bu yazımda HC-SR04 ultrasonic sensörünü tanıyıp cisim algılama ve de mesafe ölçümü yapacağız. Ses dalgaları sınıflandırılmasında 20 KHz-1 GHz arasındaki ses sinyalleri ultrasonic ses olarak tanımlanmıştır.Bizim sensörümüz ve bir çok ultrasonic sensör 40Khz frekansında ultrasonic ses üretmektedir. Burada önemli olan sesin yüksekliğinde belirleyici olan etken frekanstır.Ses yüksekse frekansta yüksektir.Ultrasonic ses sinyallerini insan kulağı algılayamaz.

Aslında HC-SR04 tüm haliyle bir transdüserdir. Transdüser ile sensör arasındaki fark ise sensör herhangi fiziksel bir değişimi algılayan bir eleman iken, transdüser bu değişimi algılayıp elektrik,ısı vs. bir çok enerji formuna dönüştürebilen bir elektronik devredir.

HC-SR04'te 2 adet araba farını andıran bir tanesi ses iletici diğeri de ses alıcı olan transdüser bulunmakta. Sol taraftan 40 KHz'de üretilen ses sinyal darbesi engele çarpıp sağ tarafa gelir ve biz bu gidiş-geliş arasındaki zamanı, cm'ye çevirerek uzaklığı ölçeceğiz.


T=0 zamanında darbe iletilir(ultrasonic ses sinyali), cisimden yansır, transdüser tarafından algılanır ve tekrar

gönderilir.



Sonraki darbe ilk darbenin ultrasonik enerjisinin hepsi absorbe edildiğinde iletilmelidir.Bu yüzden sensöre bir pals gönderilir sensör okunur ve sensörün datasheetinde yazan süre kadar sensöre tekrar pals gönderilmez.Eğer bekleme yapmaksak sensör saçma değerler döndürür.Çünkü ilk yolladıgımız sinyal bir yerden yansıyarak sensöre geri dönmeye devam eder.

Sensör üzerinde 4 adet pin mevcut.Bunlar;vcc,gnd,trig,echo pinleri.Sensör kendi içerisinde 40khz frekansında bir sinyal üretip  8 pals verici transdüsere gönderiyor.Bu ses dalgası  

havada, deniz seviyesinde ve 15 °C sıcaklıkta 340 m/s bir hızla yol alır.Bir cisme çarpar ve geri sensöre yansır.Cismin sensörden uzaklıgı ile doğru orantılı olarak echo pini bir süre lojik 1 seviyesinde kalır ve tekrar lojik 0 olur.Bizim bu mesafeyi ölçmekiçin tek yapmamız gereken echo pininin ne kadar lojik1 oldugunun süresini bulmaktır.Bu yapı yukarıdaki resimden daha iyi görülebilir.

Echo pininin lojik 1de kalma süresini mikrodenetleyici timerı ile ölçelim. Klasik yol=hız*zaman dan ve sesin 340m/sn lik hızınıda 34000cm/1000000us (340000/1000000=1/29) olarak düzenlersek  formül x=t/29 olarak bulunur.Fakat burada önemli bir nokta sensörün bize döndürdüğü süre, ses sinyalinin gönderilmesi ile alınması arasındaki oluşan süre. Yani yol=zaman/29 ile aradaki mesafeyi iki ile çarpmış oluyoruz.Çünkü ses hem gitti hem geldi.Bu yüzden x=t/58 formulüyle aradaki mesafeyi ölçmüş olacağız . Bazı yerlerde 58 yerine 58.2 veya 59 yazanı da gördüm artık sizin kararınıza kalmış birşey.

Buna ek olarak da 13.pine led bağladım ve mesafe 15 cm altına düştüğünde led yansın istedim.Siz isterseniz bir buzzer koyabilirsiniz. Buyrun kodlar ;

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12);

int trigPin=2; //define trigPin 2

int echoPin=3; //define echoPin 3

int led=13;

void setup() {

  

  pinMode(trigPin, OUTPUT);

  pinMode(echoPin, INPUT);

  pinMode(led,OUTPUT); 

 lcd.begin(16,2);

}

void loop() {

  int sure, uzaklik;

  lcd.clear(); 

  lcd.setCursor(0,0);

  

  digitalWrite(trigPin, HIGH);

  delayMicroseconds(1000);

  digitalWrite(trigPin, LOW);

  sure = pulseIn(echoPin, HIGH);

  uzaklik = (sure/58);

  

  if (uzaklik<15)

  {digitalWrite(led,HIGH);}

  else {digitalWrite(led,LOW);} 

  

  lcd.print("Uzaklik = ");

  lcd.print(uzaklik);

  lcd.print(" cm"); 

   delay(400);   

}

Video ;

Not: Resimlerin birçoğu www.mcu-turkey.com adresinden alınmıştır. Aynı programı PIC için yapmak isteyenler aşağıdaki adresi ziyaret edebilirler.


http://www.mcu-turkey.com/hc-sr04-ultrasonic-sensor-ile-cisim-algilama-ve-mesafe-olcumu/

Arduino- Çıkışları 9Volt veya 12 Volt Yapmak

Bildiğiniz üzere Arduino çıkışları 5V olmak üzere tasarlanmış. Fakat bazı devrelerde yönetmek istediğimiz elemanların çalışma voltları 12V,9V olabilmekte. Arduino ile bu elemanları yönetebilmek için mikrodenetleyicimizin ilgili pin çıkışına yandaki devreyi kurduğumuzda çıkışı 12V olarak yani transistörleri kaç volt ile besliyorsak o gerilimde alabileceğiz.  Bunu bir nevi DC-DC Inverter olarak da düşünebiliriz .





***Q1 transistörünün NPN,Q2 transistörünün PNP olduğunu gözden kaçırmamakta fayda var.***

Fritzingde 9V batarya bağlayarak bu devreyi çizdim. Gerilim değerini değiştirerek istediğiniz gerilimi çıkıştan alabilirsiniz...










Bu devreyi öğrenmemde yardımcı olan arkadaşım Ebru YAVUZ'a teşekkür ederim :)...

Arduino - LM35 Sıcaklık Sensörü ve LCD ile Termometre Uygulaması

Bu yazımda geçen yazıda yaptığımız termometre uygulamasında kullandığımız seri haberleşme yerine LCD ekranı kullanarak yine aynı projeyi yaptım.

Bu projeyi PCB karta işlerken elbette seri haberleşme portu yerine portatif olan LCD'yi kullanmak durumunda kalırız. Bu yüzden LCD'yi de öğrenmek mühim. Zaten Seri Haberleşmeyi tam olarak öğrenebilirsek LCD'yi de kullanmak zor olmayacaktır.

Burda sadece LCD Ekran kullanımı ve LM35 Termometre projelerini birleştirdim ve aşağıdaki kodu koştum. LCD Bağlantılarını tekrar yazacağım uğraşmak istemeyenler için :).








LCD'nin
1 - VSS (Toprak)
2-  +VDD
3-  Potansiyometrenin Ortası
4-  Arduino 7.pinine
5-  Toprak
6-  Arduino 8.pinine

11- Arduino  9.pinine
12- Arduino 10.pinine
13- Arduino 11.pinine
14- Ardunio 12.pinine
15- +VDD   
16-  Toprak

***Şemada 15. ve 16.pinlerin yerlerini ters yazmışım çok özür diliyorum. 15 VDD, 16 Toprağa bağlı olmalı. Potansiyometrenin

Sağ Bacak Toprak, Sol Bacak +VDD

Kodlarımız :

#include <LiquidCrystal.h> // Kütüphane Gerekli
LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12); //Arduino pinleri LCD için
float sicaklik; //Analog değeri dönüştüreceğimiz sıcaklık 
float analoggerilim; //Ölçeceğimiz analog değer

void setup(){
  lcd.begin(16,2); 
}

void loop(){
  lcd.clear(); 
  lcd.setCursor(0,0); //komutu ile imleci istediğimiz karakter kutusunda konumlanmasını sağlıyoruz.İlk satırın 6.sütununa.
  analoggerilim = analogRead(A1); //A1'den değeri ölç
  analoggerilim = (analoggerilim/1023)*5000;//değeri mV'a dönüştr 
  sicaklik = analoggerilim /10,0; // mV'u sicakliğa dönüştür

  lcd.print("Sicaklik Degeri"); // İmlecten itibaren bu yazı yazılacak
  lcd.setCursor(0,1); // 1.satırın ilk sütunundayız 
  lcd.print(sicaklik); // Ardndan Bu değişken değer yazılacak
  lcd.print(" Derece"); //Değer ardından da bu yazı yazılacak
  lcd.setCursor(1,7);  //Derece yazısının yeri (2.satır,7.sütun)
  delay(1000); //Bu kısım LCD'lerin frekans çalışma aralığı yüzünden giriliyor.

}


Videomuz :

Arduino - LM35 Sıcaklık Sensörü ile Termometre Uygulaması

Analog giriş fonksiyonları ile sadece potansiyometre gibi elemanların çıkışlarını değil aynı zamanda analog çıkış veren bütün sensörlerin gerilim değerlerini Arduino'ya aktarabiliriz.Elbette ki bu değerler 5V değerini aşmamalı.

Sol taraftaki resimde sıcaklık değerini analog çıkış olarak vermekte olan LM35 sensörü ve pinlerinin ne için kullanıldığı gösterilmekte.

Vs+ Arduino'muzun 5V, Toprak pini GND'ye ve Vçıkış olarak gösterilen pin de herhangi bir analog girişe takılarak Arduino ile sıcaklık ölçümü yapabiliriz.

Bu proje ile hem sensör ölçümlerine başlamış olacağız, hem de bir önceki yazıda görmüş olduğumuz "float" kodunu da kullanmış olacağız.






Analog giriş için Arduino'daki A1 pin girişini kullandım. Analog girişler sol tarafta olduğundan devre kurma işininin rahat  olması için breadboard un sağ tarafının kullanılması sağlıklı olur.

Matematiksel ifadeyi kurabilmek için yani analog değeri sayısal değere çevirmek için LM35'in analog çıkış yapısını bilmemiz gerekir.

Orta bacağından verilen mV mertebesindeki gerilim her °C için 10 mV üretir. Yani 25 °C için çıkış 250 mV olur. 




Daha ayrıntılı bilgi için http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf

Arduino'daki ADC 10 bitlik olduğu için  ve en yüksek değerimiz 5000 mV olduğu için bu 5000 mV'u 1024 parçaya işlemcimiz ayıracaktır. Yani 1023.değer bize 5V'u verecek ve her 10 mV bize 1 °C 'yi verecek şekilde programımızı yazıyoruz.

Kodlarımız ;

float sicaklik; //Analog değeri dönüştüreceğimiz sıcaklık 
float analoggerilim; //Ölçeceğimiz analog değer

void setup () {
  Serial.begin(9600); //Seri haberleşme,Sıcaklığı ekranda görücez
}

void loop () {
 analoggerilim = analogRead(A1); //A1'den değeri ölç
 analoggerilim = (analoggerilim/1023)*5000;//değeri mV'a dönüştr 
 sicaklik = analoggerilim /10,0; // mV'u sicakliğa dönüştür

 Serial.print("Sicaklik Degeri: ");
 Serial.print (sicaklik);
 Serial.println (" derece");
 delay (1000);

}

Seri Haberleşme monitörü ile okuduğumuz değerler. Sensörün etrafında ateş yakarak değeri arttırabilirsiniz. Tabi sensörü yakmayın ateşle :))).

Bu da devremizin videosu.En  kısa zamanda bu sensör ile yaptığımız sıcaklık ölçümünü LCD'ye bağlayarak burda yayınlayacağım. Video'yu beğenmeyi unutmayın :).

Arduino - Matematiksel İşlemler

Arduino matematiksel işlemler yapmak için matematiksel operatörleri kullanır. Bu operatörleri birlikte kullanarak karmaşık matematik işlemleri, arduinoya yaptırabilir sensörlerden elde ettiğimiz değerleri(V,mV) istediğimiz değerlere çevirebiliriz (K,C,metre vs.). 

Bu operatörlere örnek vermek gerekirse,

c= a + b  //  a değeri ile, b değerini toplayıp c değerine atar.
c= a - b  //  a değerinden b değerini çıkartıp c değerine atar.
c= a * b  //  a değeri ile, b değeriniçarpıp c değerine atar.
c= a / b  //  a değerini  b değerine bölüp c değerine atar.
c = a%b //  a değerinin b ye bölümünden kalanı c değerine atar, bu ifadeyi kullanmıştık.


Ledlerin veya butonların hangi pinlere bağlı olduğunu belirtmek için int değerini kullanmıştık.
Bu int değeri bizim belirttiğimiz sayının veya çıkışın tamsayı istendiği anlamına gelmekte.


Eğer bu istenen çıkışın veya girişin ondalık sayı olması isteniyorsa değer int olarak değil float ile girilir. Örneğin ;

int a=5;
float b=5,6;
float c=a+b;
int d= a+b;

Burda sadece olayın nasıl işlediğini anlatmak istiyorum yoksa bu kodlar direkt çalışmaz elbette ki :).

Sonuçlarda  float olarak girilen c değeri 10,6, int olarak girilen d değeri de 11 olarak çıkar.

ÜS Alma işlemi x üssü alınacak sayı, n üs olmak üzere;

 pow(x,n)   olarak alınır.

KAREKÖK alma işlemi x sayısı için de ;

 sqrt(x)           olarak alınır.

MUTLAK  değer alma işlemi yine x sayısı için;

 abs(x)       olarak alınır.

TRİGONOMETRİK ifadeler de  x RADYAN olmak üzere ;

sin(x),cos(x),tan(x) gibi bizim bildiğimiz ifadelerle alınabilir.


NOT : Genellikle radyan değerlerle değil açılarla direktman çalıştığımız için açıları otomatikman radyana çevirebiliriz. Bunun için arduinoda tanımlı DEG_TO_RAD ifadesini kullanabiliriz. Örnek vermek gerekirse açıyı dışardan okuduğumuzu farz edelim ve bunun karesini alalım. aci_d ifadesi dışardan okunuyor olsun.

aci_r = aci_d * DEG_TO_RAD;

y= pow(aci_d,2);

Bu kod ile açı olarak okunulan aci_d ifadesi radyana dönüştürülmüş olur.


BÜYÜK ve KÜÇÜK Olanı Bulma;

x ve y kıyaslanan 2 değer olsun,

max(x,y); // büyük olan hangisiyse çıkış o olur.

min(x,y); // küçük olan hangisiyse çıkış o olur.

Arduino - Ortak Katot 7 Segmentli Gösterge 0-9 Sayıcı

Bir önceki yazımda ledleri buton yardımıyla sırasıyla yakmıştık. Bu yazımda ise 7 segment gösterge (display) kullanarak 0-9 sayıcı yapacağız. Ama önce 7 segment display hakkında biraz bilgi edinmeliyiz.

Displaylerin bir çok çeşiti bulunmakta (ortak anot,ortak katot, 7seg,14 seg, 16 seg vs.). Biz projemizde 7 segmentli ortak katot display kullanacağız. 






Display 8 adet ledden oluşmakta. Bunlardan 7 tanesini
istediğimiz rakamları göstermek için kullanacağız. Bu yüzden de hangi ledi hangi harfle adlandırdığımızı programlamanın ve sayıcının sağlığı açısından iyi öğrenmemiz gerekiyor. Sağdaki resim hangi ledin hangi harf ile standardize edildiğini gösteriyor. Bu isimler standarttır tabi siz kendi istediğiniz gibi adlandırabilirsiniz fakat şimdiki proje için standarda uyacağız.

Elimizde bulunan katot displayin hangi pininin hangi ledi yaktığı yandaki resim göstermekte. A ledini yakmak için örneğin 7 numaralı display pinine gerilim vermeliyiz. Tabii ki 5 voltu aşmamak ve 8.,3. pinlerin toprağa bağlı olması şartı ile. 

Herhangi bir lede gerilim uygulamadaki direnç bağlama kuralımızı burda da işleyebiliriz o yüzden pinlere direkt 9v veya benzeri gerilimleri uygulamayın :) .

Projemize gelince, yanmasını istediğimiz ledleri teker teker Arduino'muzdaki belirlediğimiz pinlere takıyoruz. Kusura bakmayın fritzingde devre biraz karışık çıktı fakat eminim ki kodlara bakarak zaten devreyi kendiniz de kurabilirsiniz rahatlıkla.

Devrede bir önceki yazıda yaptığımız uygulamaya benzer olacak sadece daha gösterişli ve daha anlamlı daha işe yarar bir proje olacak. Geliştirilerek skorboard yapılabilir bu proje ile.

Butona her bastığımızda sırasıyla istediğimiz sayılar yanmaya başlayacak. Örneğin, 1 sayısı için B ve C ledlerine bağlı pinler 1, diğerleri 0 olacak. Peki bunu nasıl yapacağız.

Kodlarımızda "sayi" isimli bir integer değer gireceğiz ve  0'da itibaren her döngüde 1 artacak.  Bu integer değerin 10 ile bölümünden kalan sayıyı displayde göstereceğiz. Yani "%10"  ifadesini kullanacağız.

Devrede butonu Arduino'ya bağlarken pull-down direnci koymadım. Eğer siz de koymazsanız aşağıdaki kodları çalıştırabilirsiniz.

Pull-down direnci eklerseniz 

 if (butondurumu==0)  kodu yerine

 if (butondurumu==1)  kodunu yazmanız gerekiyor. 

 Kodlarımız;

int buton=12;

int a=2; // her pine displaydeki bir led bağlı

int b=6;

int c=8;

int d=9;

int e=4;

int f=3;

int g=7;

int x=5;  //Displaydeki nokta led

int sayi=0; // Modu alınacak sayi

void setup () {

  pinMode(a,OUTPUT);

  pinMode(b,OUTPUT);

  pinMode(c,OUTPUT);

  pinMode(d,OUTPUT);

  pinMode(e,OUTPUT);

  pinMode(f,OUTPUT);

  pinMode(g,OUTPUT);

  pinMode(x,OUTPUT);

  pinMode(buton,INPUT_PULLUP);

  Serial.begin (9600);}  // Sayi değerini monitörde görmek için

void loop () {

    int butondurumu=digitalRead(buton); // buton durumu okuyoruz

    if (butondurumu==0)  //butona her basıldığında; 

    {sayi=sayi+1;}       // sayi değeri 1 artacak    

    

    if (sayi%10==0)         //sayinin moduna göre display ledleri

    {digitalWrite(a,HIGH);  //yanacak

     digitalWrite(b,HIGH);

     digitalWrite(c,HIGH);

     digitalWrite(d,HIGH);

     digitalWrite(e,HIGH);

     digitalWrite(f,HIGH);

     digitalWrite(g,LOW);    

     }

     else if (sayi%10==1)

     {digitalWrite(a,LOW);

     digitalWrite(b,HIGH);

     digitalWrite(c,HIGH);

     digitalWrite(d,LOW);

     digitalWrite(e,LOW);

     digitalWrite(f,LOW);

     digitalWrite(g,LOW);     

     }

     else if (sayi%10==2)

     {digitalWrite(a,HIGH);

     digitalWrite(b,HIGH);

     digitalWrite(c,LOW);

     digitalWrite(d,HIGH);

     digitalWrite(e,HIGH);

     digitalWrite(f,LOW);

     digitalWrite(g,HIGH);    

     }

     else if (sayi%10==3)

     {digitalWrite(a,HIGH);

     digitalWrite(b,HIGH);

     digitalWrite(c,HIGH);

     digitalWrite(d,HIGH);

     digitalWrite(e,LOW);

     digitalWrite(f,LOW);

     digitalWrite(g,HIGH);    

     }

     else if (sayi%10==4)

     {digitalWrite(a,LOW);

     digitalWrite(b,HIGH);

     digitalWrite(c,HIGH);

     digitalWrite(d,LOW);

     digitalWrite(e,LOW);

     digitalWrite(f,HIGH);

     digitalWrite(g,HIGH);    

     }

     else if (sayi%10==5)

     {digitalWrite(a,HIGH);

     digitalWrite(b,LOW);

     digitalWrite(c,HIGH);

     digitalWrite(d,HIGH);

     digitalWrite(e,LOW);

     digitalWrite(f,HIGH);

     digitalWrite(g,HIGH);    

     }

     else if (sayi%10==6)

     {digitalWrite(a,HIGH);

     digitalWrite(b,LOW);

     digitalWrite(c,HIGH);

     digitalWrite(d,HIGH);

     digitalWrite(e,HIGH);

     digitalWrite(f,HIGH);

     digitalWrite(g,HIGH);    

     }

     else if (sayi%10==7)

     {digitalWrite(a,HIGH);

     digitalWrite(b,HIGH);

     digitalWrite(c,HIGH);

     digitalWrite(d,LOW);

     digitalWrite(e,LOW);

     digitalWrite(f,LOW);

     digitalWrite(g,LOW);    

     }

     else if (sayi%10==8)

     {digitalWrite(a,HIGH);

     digitalWrite(b,HIGH);

     digitalWrite(c,HIGH);

     digitalWrite(d,HIGH);

     digitalWrite(e,HIGH);

     digitalWrite(f,HIGH);

     digitalWrite(g,HIGH);    

     }

     else if (sayi%10==9)

     {digitalWrite(a,HIGH);

     digitalWrite(b,HIGH);

     digitalWrite(c,HIGH);

     digitalWrite(d,HIGH);

     digitalWrite(e,LOW);

     digitalWrite(f,HIGH);

     digitalWrite(g,HIGH);    

     }

        

     delay(100);

     Serial.println(sayi); //Bilgisayardaki değere bakarak

     delay(10);           //displayin doğru olup olmadığını

                        //anlayabiliriz.

}

Devremizin Resmi;

"Serial.Println(sayi)" komutu ile yaptığımız haberleşmenin resmi;

Videomuz da burda...

Arduino - Buton ile Çıkışları Değiştirme

Butonların öneminden daha önceki yazımda bahsetmiştim. Burada da yine bir öncekine benzer bir uygulama yapacağız. Bu uygulamanın yapılış amacını aslında 7 segment display uygulamalarına giriş için yaptığımızı düşünebiliriz.

Kısaca uygulamadan söz etmek gerekirse amacımız burda 1 sayısal giriş ile  2 sayısal çıkışı yönetmek olacak. Butona her bastığımızda çıkışın yeri değişecek. Yani çıkış olarak kullandığımız yeşil ve turuncu ledleri sırayla butona basarak yanmasını sağlayacağız.

Bu uygulamaya geçmeden önce size aritmetik bir operatör olan " mod " almayı anlatacağım.

Arduino'da ve bir çok C tabanlı dilde mod  " % " ifadesi ile alınmakta. Yani biz herhangi bir integer değerin herhangi bir sayı modunda almak istersek şu şekilde kullanmamız gerekiyor.

Integer değeri= sayi , mod=5 olsun;

" sayi%5 " 

Uygulamamızda  bu kavramın daha iyi anlaşılacağını düşünüyorum.

int led1=8;  //yeşil led

int led2=7;  //turuncu led

int buton=4;

int ledsirasi=0; //modunu alacağımız sayi

void setup () {

  pinMode(led1,OUTPUT);

  pinMode(led2,OUTPUT);

  pinMode(buton,INPUT_PULLUP);}

  

void loop () {

    int butondurumu=digitalRead(buton);

    if (butondurumu==0)

    {ledsirasi=ledsirasi+1;}

    

    if (ledsirasi%2==0)

    {digitalWrite(led1,HIGH);

     digitalWrite(led2,LOW);}

     else

     {digitalWrite(led2,HIGH);

     digitalWrite(led1,LOW);}

     

     delay(100);

}

Programda çıkışları seçmeyi (aslında 1 olanı seçmeyi) mod2ye bağlı olarak ledsirasi integer değerine göre seçtim. ledsirasi 0'dan başlamak üzere her butona basıldığında 1 artacak ve mod2ye göre de ya "1" ya da "0" olacak. Buna göre de ya yeşil led ya da kırmızı led in yanması sağlanmış olacak.

Bir sonraki uygulamamızda 7 segmentli gösterge ile 0-9 arası sayıcı yapacağız. Daha önce CMOS 4026 entegresi ile hazır olarak bunu yapmıştım bu sefer arduinoyu kendimiz programlayarak bunu yapacağız.