В данной статье рассмотрена модель управления железнодорожным переездом. Результатом является разработка электрической принципиальной схемы микропроцессорного устройства на аппаратной платформе Arduino Uno R3, в основе которой лежит датчик расстояния HC-SR04. Произведен выбор компонентов устройства.
Ключевые слова: ардуино уно, ж/д переезд, датчик расстояния, сервопривод.
Целью моей работы является моделирование процесса управления железнодорожным переездом.
Для выполнения поставленной задачи необходимы компоненты:
− Контроллер Arduino UNO R3;
− Малая макетная плата для прототипирования;
− Датчик расстояния HC SR04;
− 3 светодиода LED RGB;
− Резистор 220 Ом — 3 шт.;
− Сервомотор;
− Провода.
Arduino — аппаратная вычислительная платформа, основными компонентами которой являются простая плата ввода-вывода и среда разработки на языке Processing/Wiring. Arduino может использоваться как для создания автономных интерактивных объектов, так и подключаться к программному обеспечению, выполняемому на компьютере (например, Adob Flash, Processing, Max (англ.), Pure Data,SuperCollider. Рассылаемые в настоящее время версии могут быть заказаны уже распаянными.
Информация об устройстве платы (рисунок печатной платы) находится в открытом доступе и может быть использована теми, кто предпочитает собирать платы самостоятельно. Arduino и Arduino-совместимые платы спроектированы таким образом, чтобы их можно было при необходимости расширять, добавляя в устройство новые компоненты. Эти платы расширений подключаются к Arduino посредством установленных на них штыревых разъёмов. Существует ряд плат с унифицированным конструктивом.
Основной задачей моего проекта было построение модели железнодорожного переезда на базе Ардуино. В своем проекте я использовал следующие устройства: датчик расстояния HC SR04 (работает в диапазоне от 1 см до 3.5 м); сервопривод SM-S2309S (этот сервопривод использовался в качестве шлагбаума для модели ж/д переезда); стандартные светодиоды с резисторами; плата Ардуино Уно.
Ниже представлен скриншот собранной модели (рис. 1).
Рис. 1. Макетная сборка ж/д переезда в программной среде TinkerCad
Моя модель работает следующим образом. При запуске работы программы сервопривод остается неподвижным и горит один светодиод зеленого цвета. Когда к датчику расстояния приближается объект, как только он попадает в поле видимости датчика, начинает опускаться шлагбаум, гаснет зеленый светодиод и загораются, попеременно моргая, два красных светодиода. Как только объект проедет за датчик расстояния и снова станет вне поля видимости для датчика, шлагбаум поднимется, а красные светодиоды погаснут, при этом запуская зеленый светодиод.
Ниже представлены скриншоты работы модели в определенных ситуациях, описанных выше (рис. 2, рис. 3, рис. 4).
Рис. 2. Работа модели, когда объект приближается, но еще вне поля видимости датчика расстояния
Рис. 3. Работа модели, когда приближающийся объект попал в поле видимости для датчика
Рис. 4. Работа модели, когда приближающийся объект проехал за датчик расстояния
Ниже представлен листинг программы.
Заключение
В данной работе я ставил перед собой задачи создания рабочего прототипа железнодорожного переезда на основе сервопривода, регулируемого платформой Ардуино в зависимости от показаний датчика расстояния. Данная цель была выполнена.
Литература:
- Соммер, У. Программирование микроконтроллерных плат Arduino/Freeduino. — СПб.: БХВ-Петербург, 2012. — 256 с. ил — (Электроника)
- Момот, М. В. Мобильные роботы на базе Arduino. 2-е издание. — СПб.: БХВ-Петербург, 2018. — 336 с. ил.
- Белов, А. В. Программирование ARDUINO. Создаем практические устройства + виртуальный диск. — СПб.: Наука и Техника, 2018.— 272 с., ил.
- Иго, Т. Arduino, датчики и сети для связи устройств: Пер. с англ. — 2-е изд. — СПб.: БХВ-Петербург, 2015. — 544 с.: ил.
- Петин, В. А. Проекты с использованием контроллера Arduino. — БХВ-Петербург, 2014. — 400 с.
