Урок 78: Отображение расстояния от VL53L0X на ЖК-дисплее | Курс Arduino Шаг за Шагом

Урок 78: Отображение расстояния от VL53L0X на ЖК-дисплее | Курс Arduino Шаг за Шагом

Это руководство демонстрирует, как создать точный лазерный дальномер с использованием датчика времени пролета VL53L0X и ЖК-дисплея 16x2 с модулем I2C. Этот проект идеально подходит для makers, желающих добавить точное бесконтактное измерение расстояния в свои устройства. VL53L0X использует лазер для измерения расстояния, что делает его идеальным для применений, где ультразвуковые датчики могут испытывать трудности, например, для измерения уровня заполнения резервуара или определения точного положения объекта на конвейерной ленте.

Вот несколько практических способов использования этого проекта:

• Автоматическая кормушка для домашних животных: Измеряйте уровень корма в контейнере, чтобы запустить дозаправку или отправить уведомление.
• Умное мусорное ведро: Определяйте, насколько заполнен бак, и получайте оповещение, когда его нужно опорожнить.
• Самодельный измеритель роста: Создайте точный измерительный инструмент для небольших объектов или отслеживания роста ребенка.
• Помощник при парковке: Создайте систему датчиков для точной парковки в гараже или ограниченном пространстве.
• Робототехника: Используйте его в роботе для обнаружения препятствий или измерения расстояния до стены для навигации.

Необходимое оборудование

• Плата Arduino (например, Uno)
• Лазерный датчик расстояния VL53L0X
• ЖК-дисплей 1602 с модулем I2C
• Соединительные провода

Руководство по подключению

Подключение для этого проекта простое благодаря протоколу I2C, который позволяет и ЖК-дисплею, и датчику общаться по одним и тем же двум проводам. Датчик VL53L0X требует питания 5 В, которое подается непосредственно с вывода 5V платы Arduino. Чтобы обеспечить датчику стабильный источник питания, используется дополнительный вывод в качестве вторичного VCC. (на видео в 00:27)

Вот схема подключения:

Подключения следующие:

• VL53L0X VCC -> Arduino 5V и Pin 13 (Pin 13 настроен как цифровой выход для обеспечения дополнительной стабильности питания).
• VL53L0X GND -> Arduino GND.
• VL53L0X SCL -> Arduino SCL (A5).
• VL53L0X SDA -> Arduino SDA (A4).
• LCD I2C VCC -> Arduino 5V.
• LCD I2C GND -> Arduino GND.
• LCD I2C SCL -> Arduino SCL (A5).
• LCD I2C SDA -> Arduino SDA (A4).

Если вы используете другую модель Arduino, выводы I2C могут находиться в другом месте. Выводы SDA и SCL часто подписаны непосредственно на плате. (на видео в 02:42)

Объяснение кода

Код разработан так, чтобы его было легко настраивать. Основные настраиваемые пользователем части находятся в самом начале скетча. (на видео в 04:18)

Сначала мы определяем константу для дополнительного вывода питания. Он используется для подачи чистого питания 5 В на датчик.

const int vcc2 = 13; // Дополнительный вывод VCC для датчика VL53L0X

Затем мы создаем экземпляр библиотеки ЖК-дисплея и определяем его I2C-адрес. Вы можете найти этот адрес, запустив скетч сканера I2C, как показано в видео. (на видео в 03:26)

LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2); // Установите адрес ЖК-дисплея 0x3F для дисплея 16 символов и 2 строк

Наконец, есть переменная, которая управляет единицей измерения. Вы можете изменить это значение, чтобы отображать расстояние в миллиметрах или сантиметрах.

const int type = 1; // Установите 1 для миллиметров, 2 для сантиметров

В функции setup() дополнительный вывод VCC настраивается как выход и устанавливается в HIGH для подачи питания на датчик. Затем инициализируется ЖК-дисплей.

Основная логика в функции loop() считывает расстояние с датчика, очищает ЖК-дисплей и выводит значение вместе с единицей измерения. Когда type установлен в 2, расстояние преобразуется из миллиметров в значение с плавающей точкой в сантиметрах для более точного показания. (на видео в 06:47)

Демонстрация проекта вживую

В демонстрации датчик проверяется с помощью линейки для подтверждения его точности. Видео показывает, что датчик обеспечивает очень точные показания с отклонением всего в несколько миллиметров. (на видео в 08:32)

Важно отметить, что датчик имеет максимальную дальность около 1,2 метра в режиме непрерывного измерения. Когда цель находится вне диапазона, дисплей покажет значение 8190. (на видео в 09:53)

Ещё одно ключевое наблюдение: датчик может давать неточные показания на сильно отражающих поверхностях. Наведение на блестящий объект может привести к значительным ошибкам, тогда как наведение на матовую поверхность даёт точные результаты. (на видео на 10:42)

Код также совместим с различными вариантами модулей VL53L0X и большими ЖК-дисплеями, такими как модель 2004, без каких-либо изменений в подключении. (на видео на 11:30)

Главы видео

• [00:05] Введение в проект с VL53L0X и ЖК-дисплеем
• [00:27] Схема подключения VL53L0X и ЖК-дисплея
• [02:51] Подробное подключение на реальной плате Arduino
• [03:26] Поиск I2C-адресов
• [04:18] Объяснение кода и настройка
• [08:32] Живая демонстрация измерения расстояния
• [09:53] Тестирование диапазона и ограничений датчика
• [10:42] Точность на разных поверхностях
• [11:30] Тестирование с другим модулем датчика и большим ЖК-дисплеем

Изображения

VL53L0X 200cm range sensor-black

VL53L0X 200cm range sensor-blue

LCD1602-I2C display module with 4 wires

Arduino wiring for VL53L0X and LCD1602 I2C (4 wires LCD)

VL53L0x_pin_module

VL53L0x_pin_round_module

VL53L0X_LCD1602_wiring-4

VL53L0X_LCD1602_wiring-1

VL53L0X_LCD1602_wiring-2

VL53L0X_LCD1602_wiring-3

VL53L0X 200cm range sensor-black

VL53L0X 200cm range sensor-blue

LCD1602-I2C display module with 4 wires

Arduino wiring for VL53L0X and LCD1602 I2C (4 wires LCD)

VL53L0x_pin_module

VL53L0x_pin_round_module

VL53L0X_LCD1602_wiring-4

VL53L0X_LCD1602_wiring-1

VL53L0X_LCD1602_wiring-2

VL53L0X_LCD1602_wiring-3

/*
* Lesson 76-1: Using One single VL6180 Laser Distance Sensor with Arduino 
 * Adafruit code modified for this tutorial
 * by Ahmad Shamshiri at 22:22 on 
 * March 10-11, 2021 in Ajax, ON, Canada
 Please watch video instruction of this code: https://youtu.be/_H9D0czQpSI
 
View code for using two or more VL6180X sensors: https://robojax.com/course1/lecture76

  This video is part of Arduino Step by Step Course which starts here: https://youtu.be/-6qSrDUA5a8

 

If you found this tutorial helpful, please support me so I can continue creating 
content like this. 

or make a donation using PayPal http://robojax.com/L/?id=64
  
 * This code is "AS IS" without warranty or liability. Free to be used as long as you keep this note intact. * 
 * This code has been downloaded from Robojax.com
    This program is free software: you can redistribute it and/or modify
    it under the terms of the GNU General Public License as published by
    the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
    (at your option) any later version.

    This program is distributed in the hope that it will be useful,
    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
    GNU General Public License for more details.

    You should have received a copy of the GNU General Public License
    along with this program.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>. 
 */
#include <Wire.h>
#include "Adafruit_VL6180X.h"

Adafruit_VL6180X vl = Adafruit_VL6180X();

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // wait for serial port to open on native usb devices
  while (!Serial) {
    delay(1);
  }
  
  Serial.println("Adafruit VL6180x test!");
  if (! vl.begin()) {
    Serial.println("Failed to find sensor");
    while (1);
  }
  Serial.println("Sensor found!");
}

void loop() {

  uint8_t range = vl.readRange();
  uint8_t status = vl.readRangeStatus();

  if (status == VL6180X_ERROR_NONE) {
    Serial.print("Range: "); Serial.print(range);
    Serial.println("mm");
  }
//  if(range <=76)
//  {
//    //do something
//  }

  // Some error occurred, print it out!
  
  if  ((status >= VL6180X_ERROR_SYSERR_1) && (status <= VL6180X_ERROR_SYSERR_5)) {
    Serial.println("System error");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_ECEFAIL) {
    Serial.println("ECE failure");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_NOCONVERGE) {
    Serial.println("No convergence");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_RANGEIGNORE) {
    Serial.println("Ignoring range");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_SNR) {
    Serial.println("Signal/Noise error");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_RAWUFLOW) {
    Serial.println("Raw reading underflow");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_RAWOFLOW) {
    Serial.println("Raw reading overflow");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_RANGEUFLOW) {
    Serial.println("Range reading underflow");
  }
  else if (status == VL6180X_ERROR_RANGEOFLOW) {
    Serial.println("Range reading overflow");
  }
  delay(50);
}