Triangulation




Lorsque l'on s'intéresse à la localisation d'objets dans l'espace, le principe à étudier est la triangulation. Constitué d'un émetteur et de deux récepteurs, le montage permet de situer un objet dans le plan. L'application en trois dimensions (de la triangulation à proprement parlé) pourrait être mise en oeuvre dans un prochain Projet Personnel Encadré.





Avec le montage présenté ici , la position occupée par un objet s'affiche sur l'écran de votre ordinateur. Celle-ci étant déterminée par un ensemble de deux récepteurs combinés à un émetteur placé sur l'objet. Cette solution permet la lecture des différentes positions de l'objet et a surtout l'avantage de donner la position de l'objet pratiquement au centimètre près.



Principe de fonctionnement


La plaque émettrice , montée sur l'objet, est constituée de six émetteurs ultrason disposés en cercle ce qui permet de repérer l'objet qu'il soit dans un sens ou dans un autre. Les récepteurs sont disposés à quelques mètres et tous deux dans le même alignement. Le PC via la broche D0 du port parallèle génère des signaux de 500µs. Après traitement par l'amplificateur intégré (ref. NE 555), le signal qui en résulte est un train d'impulsion de 40kHz émis en permanence par les émetteurs ultra -son. Ce signal est intercepté par les récepteurs. Il est amplifié, filtré puis mis en forme et enfin envoyé au PC via le port parallèle. La distance de l'objet est donc donnée en fonction de la durée entre l'émission et la réception du signal.




Schéma électrique

http://louispayen.apinc.org/

Le schéma électrique de la plaque émettrice vous est présenté ci-dessus. Celui-ci est très simple. On retrouve un amplificateur intégré de référence NE 555. Ce circuit intégré NE 555 est monté en astable et permet de générer des trains d'impulsions de 40kHz qui attaquent les transducteurs à ultra-son . Ainsi, à chaque fois que le PC envoie des impulsions via la broche D du port parallèle sur l'entrée de commande du 555, on obtient en sortie des trains d'impulsions de 40khz






http://louispayen.apinc.org/
Ainsi, lorsque ces trains d'impulsions calibrées sont reçu par les récepteurs, ceux-ci sont tout d'abord amplifiés puis filtrés. Des trains d'impulsions qui avant les portes logique inverseuses ne sont pas tout à fait des signaux carrés. Suite à ce passage par ces portes, nous avons donc des signaux carrés mais la tension en sortie de ces portes est de 6V (la sortie est à l'état haut). La mise en forme des signaux ne s'arrêtent donc pas là: ainsi en sortie de la plaque réceptrice, la tension est de 5V. Des signaux identiques aux signaux carrés initialement envoyés par le PC.




Programme


Programme Commentaire


Triangulation par ultra-son



'Largeur impulsion emission : 500 µs



'initialisation graphique


SCREEN 12
LINE(10, 400)-(10, 0), 1
LINE(10, 400)-(600, 400), 1



'programme principal


DO


compte = 0
compte2 = 0
arret = 0
arret 2 = 0
OUT&H378, 0
FOR i = 1 TO 100
NEXT i
OUT&H378, 1
FOR i = 1 TO 2000
a1=INP(&H379)
a = a1 AND 16
b = a1 AND 8


IF arret = 0 THEN
compte = compte + 1
ENDIF
IF arret2 = 0 THEN
compte2 = compte2 + 1
ENDIF
IF a = 16 THEN
arret = 1
ENDIF
IF b = 8 THEN
arret2 = 1
ENDIF



NEXT i
LOCATE 1, 1
PRINT " compteur = "; compte; " "
PRINT " compteur 2:="; compte2; " "
y = compte * 2.55
y2= compte2 * 2.55
PRINT"Distance objet - balise 1 :"; y; "cm "
PRINT"Distance objet - balise 2 :"; y2; "cm "
a= 3
d1= y2 / 100
d2= y / 100



x = (d1 ^ 2 - d2 ^ 2 + a ^ 2) / (2 * a)
y = SQR(ABS(d1 ^ 2 - x ^ 2))


x1= x * 200 + 10
y1 = 400 - (y * 200)
CIRCLE(x1, y1), 4, 2






LOOP








  • création de la zone de visualisation avec indication des coordonnées du pixel définissant le coin supérieur droit et le coin inférieur gauche






  • lancement de la boucle

  • définition locale des fonctions de comptage et des conditions de comptage
  • définition des sorties du périphérique à prendre en compte

















  • définition de la zone d'affichage des résultats du comptage et des coordonnées réelles de l'objet
  • définition du calcul des coordonnées réelles de l'objet à partir des résultats du compteur
  • affichage des coordonnées de l'objet
  • définition des calculs des distances entres l'émetteur et les balises réceptrices



  • définition des calculs des distances entres l'objet et les axes du plans en deux dimensions


  • définition des calculs permettant la visualiation sur l'écran de la posiion de l'objet





  • lancment d'une nouvelle boucle
  • Ce programme permettant de visualiser la position occupée par la girouette est donc écrit en Qbasic.

    Comment est-il agencé?


    Le PC envoie des trains d'impulsions de 40kHz et de largeur 500µs à l'émetteur ultra son. Grâce aux fonctions compteur, le programme compte le retard du train d'onde à la réception sur les entrées  (&H379). Il faut donc pour cela appliquer un masque aux deux entrées pour que seul l'entée voulu soit pris en compte. Il ne reste plus alors qu'à appliquer les formules entrées au préalable afin de calculer les positions relatives de l'objet. Une autre formule nous permet aussi de calculer les coordonnées qui serviront à l'affichage sur l'écran de ces positions.


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