Radar basé sur la carte Micro:bit et le capteur HC-SR04

Micro:bit 28-01-25
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Plan du tutoriel

1- Qu'est ce qu'un radar ?

2- Comment il fonctionne notre radar ?

3- Les composants du radar

4- Schéma de câblage du radar

5- Programmation du Micro:bit avec Makecode

6- Programme Python exécuté par l’ordinateur

 

 

Qu'est ce qu'un radar ?

Un radar (acronyme de Radio Detection and Ranging) est un système de détection et de mesure de la distance d'un objet à l'aide d'ondes radio. Il émet des ondes électromagnétiques, qui se propagent dans l’air ou dans l’environnement. Lorsqu’elles rencontrent un objet, une partie de ces ondes est renvoyée vers l’émetteur (ce phénomène est appelé réflexion ou retour d'écho).

Le radar analyse le temps écoulé entre l'émission de l'onde et sa réception, ce qui permet de calculer la distance de l'objet détecté. En fonction de la fréquence de l’onde, il peut également déterminer la vitesse (par effet Doppler) et parfois même la forme de l'objet.

Principaux Composants d'un Radar

Émetteur : Il génère et envoie les ondes radio dans l’environnement.

Récepteur : Il capte les ondes radio réfléchies par les objets.

Antenne : L'antenne permet à la fois d’émettre les ondes et de capter les ondes réfléchies.

Système de traitement : Il analyse les signaux reçus pour déterminer la position, la vitesse et parfois la forme de l’objet détecté.

Fonctions Principales d’un Radar

Détection : Localisation d’objets (avions, bateaux, véhicules, etc.).

Mesure de la distance : Calcul de la distance entre l'émetteur et l'objet.

Mesure de la vitesse : Grâce à l’effet Doppler, il peut aussi mesurer la vitesse de déplacement de l’objet.

Suivi d'objet : Un radar peut suivre les objets en mouvement et fournir en temps réel des informations sur leur position et leur vitesse.

Applications du Radar

Aéronautique et aviation : Utilisé pour la navigation des avions et la surveillance du trafic aérien.

Militaire : Pour la détection des missiles, des navires, des sous-marins, etc.

Automobile : Les radars sont utilisés dans les systèmes d’assistance à la conduite (comme le régulateur de vitesse adaptatif et le freinage d'urgence).

Météorologie : Les radars météorologiques sont utilisés pour détecter les précipitations, les tempêtes et les phénomènes climatiques extrêmes.

Marine : Utilisé sur les navires pour éviter les collisions et surveiller la navigation.

 

Comment il fonctionne notre radar ?

Dans ce projet, nous allons utiliser une carte Micro:bit pour gérer l'ensemble du système de détection d'objets à l'aide d'un capteur ultrason HC-SR04, d'une carte GPIO pour contrôler les composants et d'un servomoteur pour orienter le radar.

Fonctionnement du Radar avec Micro:bit

Étape 1 : Mise en place du système

Le capteur HC-SR04 se compose de deux parties :

Le module émetteur (Trig) qui émet des ondes ultrasonores.

Le module récepteur (Echo) qui capte les ondes réfléchies par un objet.

Le Micro:bit va utiliser les broches GPIO pour communiquer avec ces composants :

Trig (Trigger) : Cette broche envoie une impulsion courte pour activer l'émission des ondes ultrasonores.

Echo : Cette broche capte l'écho des ondes ultrasonores et mesure le temps nécessaire pour qu'elles reviennent.

Le servomoteur est également contrôlé par une broche GPIO, et il sert à faire pivoter le capteur en modifiant son angle à chaque cycle de mesure.

Étape 2 : Mesure de la distance avec le capteur HC-SR04

Le capteur HC-SR04 fonctionne en envoyant une impulsion de 10 µs sur la broche Trig. Cette impulsion déclenche l'émission d'ondes ultrasonores.

Une fois l'onde émise, elle se propage dans l'air et se reflète sur les objets rencontrés. Le temps de retour de l'écho est mesuré via la broche Echo. En fonction de ce temps, le Micro:bit peut calculer la distance de l'objet.

Étape 3 : Rotation du capteur avec le servomoteur

Le servomoteur permet de faire tourner le capteur sur un axe (généralement de gauche à droite). À chaque position du servomoteur, le capteur ultrason mesure la distance.

Pour cela, le Micro:bit va envoyer un signal au servomoteur pour tourner d'un certain angle (par exemple, de 0 à 180 degrés). Le capteur HC-SR04 effectuera une mesure à chaque angle et enverra la distance mesurée à l’ordinateur ou à un autre dispositif de traitement des données.

 

Les composants du radar

Carte Micro:bit :

Micro:bit board

Elle agit comme le contrôleur central. Elle gère la communication avec le capteur ultrason HC-SR04 et le servomoteur.

Capteur Ultrason HC-SR04 :

HC-SR04

Il mesure la distance en envoyant des ondes ultrasonores et en mesurant le temps que met l'écho à revenir.

Carte GPIO :

The GPIO expansion card for the Micro:bit card

Elle permet de contrôler les différents composants électroniques (par exemple le servomoteur).

Servomoteur :

Il permet de faire tourner le capteur ultrason à différentes positions pour effectuer une couverture de détection.

Ordinateur :

Il reçoit les données via le port série ou Wi-Fi et affiche les résultats (par exemple, sur une interface graphique comme Processing ou Python).

Câbles Dupont

Jumper wires

Câbles de connexion utilisés pour relier les différents composants sur une breadboard.

Breadboard

Breadboard

C'est une plateforme de prototypage utilisée pour connecter les composants électroniques sans soudure.

 

Schéma de câblage du radar

Voici comment connecter les différents composants entre eux :

Micro:bit -> Capteur HC-SR04 :

Pin 2  à la broche Trig du HC-SR04.

Pin 1 à la broche Echo du HC-SR04.

GND de la Micro:bit à GND du HC-SR04.

5V de la Micro:bit à VCC du HC-SR04.

Micro:bit -> Servomoteur :

Pin 2 (Servo) à la broche de contrôle du servomoteur (généralement le signal PWM).

GND de la Micro:bit à GND du servomoteur.

5V de la carte GPIO à VCC du servomoteur.

 

Programmation du Micro:bit avec Makecode

Suivez ces étapes pour ajouter le code nécessaire :

1- Ouvrez l'éditeur MakeCode pour Micro:bit sur le site https://makecode.microbit.org/.

2- Créez un nouveau projet.

3- Cliquer sur Extension

4- Rechercher et ajouter l'extension "sonar" pour le capteur ultrason HC-SR04

5- Cliquez sur "Broches"

6- Choisir l'instruction régler position servo broche P0 à 180 pour commander le servomoteur :

6- Cliquez sur "Communication Série" pour choisir l'instruction "série écrire ligne" pour échanger les données entre la carte Micro:bit et l'ordinateur.

Voici le programme qui permet de :

1- calculer la distance entre le capteur HC-SR04 et l’objet détecté

2- faire tourner le servomoteur

3 - envoyer des données (position du servomoteur et la distance) de la carte ESP32 vers l’ordinateur.

 

Programme Python exécuté par l’ordinateur

Voici le programme Processing pour lire les données série de la carte Micro:bit et afficher un graphique radar :

1- Les données (angle, distance) sont envoyées à l'ordinateur.

2- L'ordinateur trace un graphique en temps réel représentant les obstacles détectés dans l'arc balayé.

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