บทเรียนที่ 78: แสดงระยะทางจาก VL53L0X บนจอ LCD | คอร์ส Arduino แบบขั้นตอน

บทเรียนที่ 78: แสดงระยะทางจาก VL53L0X บนจอ LCD | คอร์ส Arduino แบบขั้นตอน

คู่มือนี้สาธิตวิธีการสร้างเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ที่มีความแม่นยำโดยใช้เซนเซอร์ VL53L0X แบบ time-of-flight และจอแสดงผล LCD ขนาด 16x2 พร้อมโมดูล I2C โปรเจกต์นี้เหมาะสำหรับผู้ที่ชื่นชอบการสร้างสรรค์ที่ต้องการเพิ่มความสามารถในการวัดระยะแบบไม่สัมผัสที่แม่นยำให้กับผลงานของตน VL53L0X ใช้เลเซอร์ในการวัดระยะ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่เซนเซอร์อัลตราโซนิกอาจมีปัญหา เช่น การวัดระดับการเติมในถัง หรือการตรวจจับตำแหน่งที่แน่นอนของวัตถุบนสายพานลำเลียง

ต่อไปนี้คือวิธีการใช้งานจริงบางประการที่คุณสามารถนำโปรเจกต์นี้ไปใช้:

• เครื่องให้อาหารสัตว์เลี้ยงอัตโนมัติ: วัดระดับอาหารในภาชนะเพื่อกระตุ้นการเติมอาหารหรือส่งการแจ้งเตือน
• ถังขยะอัจฉริยะ: ตรวจจับว่าถังขยะเต็มแค่ไหนและแจ้งเตือนคุณเมื่อต้องเททิ้ง
• เครื่องวัดความสูง DIY: สร้างเครื่องมือวัดที่แม่นยำสำหรับวัตถุขนาดเล็กหรือติดตามการเจริญเติบโตของเด็ก
• ตัวช่วยจอดรถ: สร้างระบบเซนเซอร์เพื่อช่วยในการจอดรถอย่างแม่นยำในโรงรถหรือพื้นที่แคบ
• หุ่นยนต์: ใช้ในหุ่นยนต์เพื่อตรวจจับสิ่งกีดขวางหรือวัดระยะถึงผนังสำหรับการนำทาง

ฮาร์ดแวร์ที่ต้องใช้

• บอร์ด Arduino (เช่น Uno)
• เซนเซอร์วัดระยะด้วยเลเซอร์ VL53L0X
• จอแสดงผล LCD 1602 พร้อมโมดูล I2C
• สายจัมเปอร์

คู่มือการเดินสายไฟ

การเดินสายไฟสำหรับโปรเจกต์นี้ง่ายดาย ต้องขอบคุณโปรโตคอล I2C ที่ช่วยให้ทั้งจอ LCD และเซนเซอร์สื่อสารผ่านสายสองเส้นเดียวกันได้ เซนเซอร์ VL53L0X ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ 5V ซึ่งดึงมาจากพิน 5V ของ Arduino โดยตรง เพื่อให้แน่ใจว่าเซนเซอร์มีแหล่งจ่ายไฟที่เสถียร จึงมีการใช้พินเพิ่มเติมเป็น VCC สำรอง (ในวิดีโอที่ 00:27)

นี่คือแผนผังการเชื่อมต่อ:

การเชื่อมต่อมีดังนี้:

• VL53L0X VCC -> Arduino 5V และ พิน 13 (พิน 13 ถูกตั้งเป็นเอาต์พุตดิจิทัลเพื่อให้พลังงานที่เสถียรเป็นพิเศษ)
• 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)

หากคุณใช้บอร์ด Arduino รุ่นอื่น พิน I2C อาจอยู่ตำแหน่งอื่น พิน SDA และ SCL มักถูกระบุไว้บนบอร์ดโดยตรง (ในวิดีโอที่ 02:42)

คำอธิบายโค้ด

โค้ดถูกออกแบบให้ง่ายต่อการกำหนดค่า ส่วนที่ผู้ใช้สามารถปรับแต่งได้หลักๆ อยู่ที่ด้านบนสุดของสเก็ตช์ (ในวิดีโอที่ 04:18)

ขั้นแรก เรากำหนดค่าคงที่สำหรับพินพลังงานเสริม ซึ่งใช้เพื่อจ่ายไฟ 5V ที่สะอาดให้กับเซนเซอร์

const int vcc2 = 13; // พิน VCC เสริมสำหรับเซนเซอร์ VL53L0X

ถัดไป เราสร้างอินสแตนซ์ของไลบรารี LCD และกำหนดที่อยู่ I2C ของมัน คุณสามารถหาที่อยู่นี้ได้โดยการรันสเก็ตช์สแกน I2C ตามที่แสดงในวิดีโอ (ในวิดีโอที่ 03:26)

LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2); // กำหนดที่อยู่ LCD เป็น 0x3F สำหรับจอแสดงผล 16 ตัวอักษรและ 2 บรรทัด

สุดท้าย มีตัวแปรที่ควบคุมหน่วยการวัด คุณสามารถเปลี่ยนค่านี้เพื่อแสดงระยะเป็นมิลลิเมตรหรือเซนติเมตรได้

const int type = 1; // ตั้งเป็น 1 สำหรับมิลลิเมตร, 2 สำหรับเซนติเมตร

ในฟังก์ชัน setup() พิน VCC เสริมถูกกำหนดเป็นเอาต์พุตและตั้งเป็น HIGH เพื่อจ่ายไฟให้เซนเซอร์ จากนั้นจึงเริ่มต้นการทำงานของ LCD

ตรรกะหลักในฟังก์ชัน loop() อ่านระยะจากเซนเซอร์ ล้างหน้าจอ LCD และพิมพ์ค่าพร้อมกับหน่วย เมื่อตั้งค่า type เป็น 2 ระยะจะถูกแปลงจากมิลลิเมตรเป็นค่าทศนิยมในหน่วยเซนติเมตรเพื่อการอ่านที่แม่นยำยิ่งขึ้น (ในวิดีโอที่ 06:47)

การสาธิตโปรเจกต์จริง

ในการสาธิต เซนเซอร์ถูกทดสอบกับไม้บรรทัดเพื่อตรวจสอบความแม่นยำ วิดีโอแสดงให้เห็นว่าเซนเซอร์ให้ค่าที่แม่นยำมาก โดยมีความคลาดเคลื่อนเพียงไม่กี่มิลลิเมตร (ในวิดีโอที่ 08:32)

สิ่งสำคัญที่ต้องทราบคือ เซนเซอร์มีระยะสูงสุดประมาณ 1.2 เมตรในโหมดการวัดต่อเนื่อง เมื่อเป้าหมายอยู่นอกระยะ จอแสดงผลจะแสดงค่า 8190 (ในวิดีโอที่ 09:53)

ข้อสังเกตสำคัญอีกประการหนึ่งคือ เซนเซอร์สามารถให้ค่าที่ไม่แม่นยำบนพื้นผิวที่สะท้อนแสงสูงได้ การชี้ไปที่วัตถุมันวาวอาจทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่การชี้ไปที่พื้นผิวด้านจะให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ (ในวิดีโอที่ 10:42)

โค้ดนี้ยังเข้ากันได้กับโมดูล VL53L0X รุ่นต่างๆ และจอ LCD ที่ใหญ่ขึ้น เช่น รุ่น 2004 โดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงการเดินสายไฟใดๆ (ในวิดีโอที่ 11:30)

บทของวิดีโอ

• [00:05] แนะนำโปรเจกต์ VL53L0X และ LCD
• [00:27] แผนผังการเดินสายไฟสำหรับ VL53L0X และ LCD
• [02:51] การเดินสายไฟโดยละเอียดบนบอร์ด Arduino จริง
• [03:26] การสแกนหาที่อยู่ I2C
• [04:18] คำอธิบายโค้ดและการกำหนดค่า
• [08:32] การสาธิตการวัดระยะทางแบบสด
• [09:53] การทดสอบระยะและข้อจำกัดของเซนเซอร์
• [10:42] ความแม่นยำบนพื้นผิวต่างๆ
• [11:30] การทดสอบกับโมดูลเซนเซอร์รุ่นอื่นและจอ LCD ที่ใหญ่ขึ้น

ภาพ

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);
}