Système mobile de suivi d’un objet en mouvement basé sur ESP32 et HC-SR04

ESP32 25-03-24

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Plan du tutoriel

Introduction

1- Comment le système mobile de suivi d'un objet en mouvement fonctionne ?

2- Les composants nécessaires du système

3- Schéma de câblage du système

4- Programmer la carte ESP32 avec Micropython pour commander le système

Introduction

Un système mobile de suivi d'un objet en mouvement est une solution technologique permettant de suivre et de surveiller la position, la trajectoire et éventuellement d'autres paramètres d'un objet qui se déplace. Ce type de système est utilisé dans une grande variété d'applications, allant de la surveillance de flottes de véhicules à la navigation autonome de drones en passant par le suivi de colis en temps réel.

Voici quelques caractéristiques et composants typiques d'un tel système :

Capteurs : Ils peuvent inclure des dispositifs tels que des GPS, des accéléromètres, des gyroscopes, des caméras, des radars, des LiDAR, des capteurs de vision, etc. Ces capteurs sont utilisés pour collecter des données sur la position, la vitesse, l'orientation et d'autres paramètres de l'objet en mouvement.

Traitement des données : Les données collectées par les capteurs sont généralement traitées par un logiciel embarqué ou une application informatique qui effectue des calculs pour estimer la position et la trajectoire de l'objet en mouvement.

Algorithmes de suivi : Ces algorithmes sont utilisés pour analyser les données collectées par les capteurs et estimer la position future de l'objet en mouvement. Ils peuvent utiliser des techniques telles que la fusion de capteurs, la prédiction de trajectoire, la corrélation de points de référence, etc.

Communication : Le système peut nécessiter des moyens de communication pour transmettre les données de suivi à une station de contrôle ou à d'autres appareils en temps réel. Cela peut inclure des technologies sans fil telles que le Wi-Fi, le Bluetooth, les réseaux cellulaires, etc.

Interface utilisateur : Pour permettre aux utilisateurs de surveiller et de contrôler le système, une interface utilisateur conviviale peut être fournie, permettant de visualiser les données de suivi, de configurer les paramètres du système, etc.

Plateforme mobile : Le système peut être intégré à une plateforme mobile telle qu'un véhicule terrestre, un drone, un navire, etc., permettant ainsi le suivi d'objets en mouvement dans divers environnements et conditions.

En résumé, un système mobile de suivi d'un objet en mouvement combine des capteurs, des algorithmes de traitement des données, des fonctionnalités de communication et éventuellement une interface utilisateur pour fournir des informations précises sur la position et la trajectoire d'un objet en déplacement.

Comment le système mobile de suivi d'un objet en mouvement fonctionne ?

Un système de suivi d'objet en mouvement basé sur l'ESP32, le capteur à ultrasons HC-SR04 et un servomoteur pourrait fonctionner de la manière suivante :

1- Configuration matérielle :

La carte ESP32 : Il s'agit du microcontrôleur principal qui contrôle le système.

Deux Capteurs à ultrasons HC-SR04 : Ils sont utilisés pour mesurer la distance entre le capteur et l'objet en mouvement.

Servomoteur : utilisé pour pivoter le support des deux capteurs à ultrasons dans différentes directions pour suivre l'objet en mouvement.

2- Configuration logicielle :

Programmation de la carte ESP32 : Utilisez le Micropython pour programmer la carte ESP32.

Acquisition de données : Le programme Micropython configurera l'ESP32 pour envoyer des signaux aux deux capteurs HC-SR04 pour déclencher une mesure de distance. Chacun des capteurs HC-SR04 mesurera alors le temps écoulé jusqu'à ce que l'onde sonore revienne, ce qui est proportionnel à la distance entre le capteur et l'objet en mouvement.

Contrôle du servomoteur : En fonction des données de distance obtenues, l'ESP32 commandera le servomoteur pour faire pivoter le support à droite ou à gauche. Cela permettra de suivre l'objet en mouvement dans un certain champ de vision.

Les composants nécessaires du système

Carte ESP32 :

Carte ESP32

L'ESP32 est un microcontrôleur à faible consommation d'énergie, doté de fonctionnalités Wi-Fi et Bluetooth intégrées. Il est largement utilisé dans le domaine de l'IoT (Internet des Objets), du développement de projets embarqués et dans d'autres applications nécessitant une connectivité sans fil et un traitement de données sur une petite échelle.

Deux Capteurs HC-SR04 :

HC-SR04

Le capteur ultrason HC-SR04 est un dispositif électronique utilisé pour mesurer la distance entre le capteur et un objet en utilisant des ondes ultrasonores.

Servomoteur

Le servomoteur joue un rôle crucial dans le système de suivi d'objet en mouvement.

Le servomoteur est attaché au support du capteur à ultrasons. Lorsqu'il reçoit des instructions de l'ESP32, le servomoteur ajuste son angle pour faire pivoter le support du capteur dans une direction spécifique.

Support

Ce support sert à être pivoté dans différentes directions pour suivre l'objet en mouvement.

Fils de connexion :

Fils de connexion

Pour établir les connexions physiques entre la carte ESP32, les deux capteurs HC-SR04 et le servomoteur

Plaque d'essai (Breadboard) :

plaque d'essai

On utilise le plaque d'essai pour faciliter le câblage des différents composants.

Schéma de câblage du système

Système de suivi des objets commandé par ESP32

Détails de connexion du premier capteur ultrason HC-SR04

Connecter la broche VCC du capteur HC-SR04 à la broche 3.3V de la carte ESP32.

Connecter la broche GND du capteur HC-SR04 à la broche GND de la carte ESP32.

Connecter la broche Trig du capteur HC-SR04 à la broche GPIO18 de la carte ESP32.

Connecter la broche Echo du capteur HC-SR04 à la broche GPIO19 de la carte ESP32.

Détails de connexion du deuxième capteur ultrason HC-SR04

Connecter la broche VCC du capteur HC-SR04 à la broche 3.3V de la carte ESP32.

Connecter la broche GND du capteur HC-SR04 à la broche GND de la carte ESP32.

Connecter la broche Trig du capteur HC-SR04 à la broche GPIO16 de la carte ESP32.

Connecter la broche Echo du capteur HC-SR04 à la broche GPIO17 de la carte ESP32.

Détails de connexion du servomoteur

Connecter le fil rouge du servomyeur à la broche 5V de la carte ESP32.

Connecter le fil jaune du servomyeur à la broche GPIO22 de la carte ESP32.

Connecter le fil marron du servomyeur à la broche GND de la carte ESP32.

Programmer la carte ESP32 avec Micropython pour commander le système

Pour programmer la carte ESP32 avec MicroPython afin de contrôler un système de suivi d'un objet en mouvement,vous pouvez suivre ces étapes :

1- Téléchargez le firmware MicroPython esp32-20210902-v1.17.bin à votre carte ESP32.

2- Flasher le firmware MicroPython sur l'ESP32 en utilisant un outil tel que Thonny.

3- Importez la bibliothèque hc-sr04 pour contrôler les deux capteurs ultrason HC-SR04

4- Importez la bibliothèque servo pour contrôler le servomoteur

5- Écrivez le code suivant :

import machine
from machine import Pin
from hcsr04 import HCSR04
from servo import Servo
import time

# configuration du premier capteur HC-SR04
sensor_1 = HCSR04(trigger_pin=18,echo_pin=19,echo_timeout_us=1000000)
# configuration du deuxieme capteur HC-SR04
sensor_2 = HCSR04(trigger_pin=16,echo_pin=17,echo_timeout_us=1000000)
# configuration du servomteur
motor=Servo(pin=22) # A changer selon la broche utilisée
# initialiser le servomoteur
motor.move(90) # tourne le servo à 90°
pos_init=90

while True:
 # Mesurer la distance avec le premier capteur HC-SR04
 distance_1 = sensor_1.distance_cm()
 # Mesurer la distance avec le deuxieme capteur HC-SR04
 distance_2 = sensor_2.distance_cm() 
 # si le premier capteur HC-SR04 detecte l'objet 
 if (distance_1<10) and (pos_init<170):
  # le servomoteur tourne le support à droite
  for pos in range(pos_init, pos_init+10):
      motor.move(pos) # tourne le servo à pos
      time.sleep(0.02)
  pos_init=pos_init+10
 # si le 2eme capteur HC-SR04 detecte l'objet  
 if (distance_2<10) and (pos_init>10):
  # le servomoteur tourne le support à gauche
  for pos in range(pos_init, pos_init-10,-1):
      motor.move(pos) # tourne le servo à pos
      time.sleep(0.02)
  pos_init=pos_init-10 
 time.sleep(0.5)

import machine

from machine import Pin

from hcsr04 import HCSR04

from servo import Servo

import time

# configuration du premier capteur HC-SR04

sensor_1 = HCSR04(trigger_pin=18,echo_pin=19,echo_timeout_us=1000000)

# configuration du deuxieme capteur HC-SR04

sensor_2 = HCSR04(trigger_pin=16,echo_pin=17,echo_timeout_us=1000000)

# configuration du servomteur

motor=Servo(pin=22) # A changer selon la broche utilisée

# initialiser le servomoteur

motor.move(90) # tourne le servo à 90°

pos_init=90

while True:

# Mesurer la distance avec le premier capteur HC-SR04

distance_1 = sensor_1.distance_cm()

# Mesurer la distance avec le deuxieme capteur HC-SR04

distance_2 = sensor_2.distance_cm()

# si le premier capteur HC-SR04 detecte l'objet

if (distance_1<10) and (pos_init<170):

# le servomoteur tourne le support à droite

for pos in range(pos_init, pos_init+10):

motor.move(pos) # tourne le servo à pos

time.sleep(0.02)

pos_init=pos_init+10

# si le 2eme capteur HC-SR04 detecte l'objet

if (distance_2<10) and (pos_init>10):

# le servomoteur tourne le support à gauche

for pos in range(pos_init, pos_init-10,-1):

motor.move(pos) # tourne le servo à pos

time.sleep(0.02)

pos_init=pos_init-10

time.sleep(0.5)

Ce programme permet de :

1- importer les bibliothèques nécessaires

2- configurer les broches GPIO pour les capteurs à ultrasons HC-SR04 et le servomoteur.

3- initialiser le servomoteur à la position initiale

4- Créez une boucle principale où vous effectuerez la lecture de la distance de chacun des deux capteurs à ultrasons HC-SR04, et en fonction de cette distance, contrôlez le servomoteur pour suivre l'objet en mouvement.