Prvé kolo

Druhá stavebnica

VL53L0X senzor

Dostali ste malý, ale účinný senzor na meranie vzdialenosti. VL53L0X funguje na princípe vysielania infračerveného svetla – lúč sa odrazí od objektu a vráti sa späť za rádovo nanosekundy. Zmeria sa čas letu (Time of Flight) a vypočíta sa vzdialenosť.

Táto technológia je výrazne presnejšia a rýchlejšia ako ultrazvukový senzor – pracujeme so svetlom, ktoré je niekoľkonásobne rýchlejšie ako zvuk.

Zapojenie

Senzor komunikuje cez zbernicu I2C – potrebuje iba 4 vodiče:

Pin senzora	Pin na RP2350-Zero
VCC	3.3V
GND	GND
SDA	GP4
SCL	GP5

Inštalácia knižnice

1. V Arduino IDE otvorte Tools → Manage Libraries
2. Vyhľadajte "VL53L0X" a nainštalujte knižnicu od autora Pololu

Kód

Vyskúšaj toto: Skopíruj a spusti nasledujúci program. Otvor sériový monitor (115200 baud) a pohybuj rukou pred senzorom.

#include <Wire.h>
#include <VL53L0X.h>

VL53L0X sensor;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Wire.setSDA(4);  // GP4
  Wire.setSCL(5);  // GP5
  Wire.begin();

  if (!sensor.init()) {
    Serial.println("Senzor nenájdený!");
    while (1);  // zastav program
  }

  sensor.setTimeout(500);
  sensor.startContinuous();
  Serial.println("VL53L0X OK");
}

void loop() {
  int dist = sensor.readRangeContinuousMillimeters();

  if (sensor.timeoutOccurred()) {
    Serial.println("Timeout!");
  } else {
    Serial.print("Vzdialenosť: ");
    Serial.print(dist);
    Serial.println(" mm");
  }

  delay(100);
}

Novinka	Vysvetlenie
#include <Wire.h>	Knižnica pre I2C zbernicu – spôsob komunikácie medzi mikrokontrolérom a senzorom cez 2 vodiče (SDA, SCL)
Wire.setSDA(4) / Wire.setSCL(5)	Nastavíme ktoré piny budú použité pre I2C komunikáciu
sensor.init()	Inicializuje senzor – ak vráti false, senzor nie je správne zapojený
sensor.startContinuous()	Spustí nepretržité meranie – senzor meria stále bez čakania na príkaz
sensor.timeoutOccurred()	Vráti true ak senzor neodpovedal včas – objekt je príliš ďaleko alebo senzor nefunguje

Pre hlbšie vysvetlenie ako funguje tento senzor prikladáme článok od Adafruit.

VAŠA ÚLOHA: Implementujte VL53L0X senzor na svoje prvé autíčko namiesto ultrazvukového senzora. Správanie psíčka zostáva rovnaké – zmeňte iba časť kódu ktorá meria vzdialenosť.

Štruktúra

Bonus: Použite 3× VL53L0X senzory – jeden dopredu, druhý doľava a tretí doprava. Roomba tak bude vidieť do všetkých strán naraz a nebude musieť otáčať hlavou.

Hotový program nahrajte do mikrokontroléra, natočte video a odošlite na insert mail.

Čo sme sa naučili?

• VL53L0X meria vzdialenosť pomocou infračerveného svetla (Time of Flight) – presnejšie a rýchlejšie ako ultrazvuk.
• I2C je spôsob komunikácie kde viacero zariadení zdieľa iba 2 vodiče – každé má svoju jedinečnú adresu.
• Knižnica môže za nás vyriešiť celú komunikáciu so senzorom – stačí zavolať správne funkcie.

Gyroskop BNO055

Doteraz sme jazdili rovno bez toho, aby samotné autíčko vedelo, že ide rovno. Na to nám pomôže gyroskop – senzor ktorý zaznamenáva otáčanie v troch osiach: X, Y a Z. My budeme zatiaľ využívať os Z, ktorá zaznamenáva otáčanie doprava a doľava.

Na rozdiel od predchádzajúcich senzorov, gyroskop musíme pred použitím skalibrovať – teda nechať ho chvíľu v pokoji, aby si zaznamenal svoju počiatočnú polohu.

Zapojenie

Senzor komunikuje cez zbernicu I2C – rovnako ako VL53L0X:

Pin senzora	Pin na RP2350-Zero
VCC	3.3V
GND	GND
SDA	GP4
SCL	GP5

Inštalácia knižnice

1. V Arduino IDE otvorte Tools → Manage Libraries
2. Vyhľadajte "Adafruit BNO055" a nainštalujte knižnicu
3. Nainštalujte aj závislosť "Adafruit Unified Sensor" ak sa zobrazí výzva

Kód Vyskúšaj toto: Skopíruj a spusti nasledujúci program. Otvor sériový monitor (115200 baud) a otáčaj senzorom v rôznych smeroch. Sleduj ako sa menia hodnoty osí X, Y, Z.

#include <Wire.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Adafruit_BNO055.h>

Adafruit_BNO055 bno;
bool active = false;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Wire.setSDA(4);
  Wire.setSCL(5);
  Wire.begin();
  delay(1000);

  // Hľadáme senzor na I2C zbernici
  Serial.println("Hľadám I2C zariadenia...");
  int adresa = 0;
  for (byte addr = 1; addr < 127; addr++) {
    Wire.beginTransmission(addr);
    if (Wire.endTransmission() == 0) {
      Serial.print("Nájdené zariadenie na adrese: 0x");
      Serial.println(addr, HEX);
      adresa = addr;
    }
  }

  if (adresa > 0) {
    bno = Adafruit_BNO055(55, adresa, &Wire);
    if (bno.begin()) {
      active = true;
      Serial.println("BNO055 OK – čakám na kalibráciu...");
    } else {
      Serial.println("BNO055 begin() zlyhalo");
    }
  } else {
    Serial.println("Žiadny senzor nenájdený!");
  }
}

void loop() {
  if (!active) {
    Serial.println("Senzor nie je pripravený");
    delay(1000);
    return;
  }

  // Kontrola kalibrácie – hodnoty 0-3, kde 3 = plne kalibrované
  uint8_t system, gyro, accel, mag;
  bno.getCalibration(&system, &gyro, &accel, &mag);

  if (system < 1) {
    Serial.println("Kalibrujem – pohni senzorom...");
    delay(100);
    return;
  }

  imu::Vector<3> euler = bno.getVector(Adafruit_BNO055::VECTOR_EULER);
  Serial.print("X: "); Serial.print(euler.x());
  Serial.print("  Y: "); Serial.print(euler.y());
  Serial.print("  Z: "); Serial.println(euler.z());
  delay(100);
}

Program čaká kým nie je senzor aspoň čiastočne kalibrovaný (system >= 1) pred tým ako začne vypisovať hodnoty. Ak vidíš stále "Kalibrujem", pomaly otáčaj senzorom vo všetkých smeroch – kalibrácia by mala prísť do niekoľkých sekúnd.

Novinka	Vysvetlenie
Adafruit_BNO055	Objekt reprezentujúci senzor – cez neho voláme všetky funkcie knižnice
bno.begin()	Inicializuje senzor – ak vráti false, senzor nie je správne zapojený
bno.getVector(VECTOR_EULER)	Vráti aktuálnu rotáciu vo forme troch uhlov (Eulerove uhly) v stupňoch
euler.x() / .y() / .z()	Jednotlivé osi rotácie – os Z sleduje otáčanie doprava/doľava
imu::Vector<3>	Dátový typ pre trojrozmerný vektor – obsahuje tri hodnoty naraz

VAŠA ÚLOHA: Pripevnite gyroskop k autíčku kolmo na cestu (plocho, aby os Z merala otáčanie). Naprogramujte autíčko ktoré:

• Ide presne rovno – ak gyroskop zaznamená odchýlku, autíčko sa skoriguje
• Na príkaz cez sériový monitor sa otočí presne o 90° doprava alebo doľava – otáča sa dovtedy, kým gyroskop nezaznamená 90°

Štruktúra

Bonus: Použite VL53L0X senzor pripevnený na 180° servo a preskúmajte terén ako lidar – servo sa otočí z jednej strany na druhú a senzor zaznamená vzdialenosť v každom uhle. Po preskúmaní sa autíčko otočí smerom k najbližšiemu objektu a príde za ním (upgrade poslušného psíčka).

Hotový program nahrajte do mikrokontroléra, natočte video a odošlite na insert mail.

Čo sme sa naučili?

• Gyroskop BNO055 meria rotáciu v troch osiach – os Z sleduje otáčanie doprava/doľava.
• Eulerove uhly vyjadrujú orientáciu objektu v priestore pomocou troch čísel.
• Kombináciou gyroskopu a serv vieme autíčku dopomôcť k presnému pohybu a otáčaniu.