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4.1.6 Alarma de Reversa

Introducción

En este proyecto, usaremos una pantalla LCD, un zumbador y sensores ultrasónicos para crear un sistema de asistencia de reversa. Podemos colocarlo en un vehículo controlado a distancia para simular el proceso real de reversa de un automóvil en el garaje.

Componentes Necesarios

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

../_images/4.1.9_reversing_alarm_list.png

Es definitivamente conveniente comprar un kit completo, aquí está el enlace:

Nombre	ARTÍCULOS EN ESTE KIT	ENLACE
Kit Raphael	337	Raphael Kit

También puedes comprarlos por separado desde los enlaces a continuación.

INTRODUCCIÓN DEL COMPONENTE	ENLACE DE COMPRA
Placa de Extensión GPIO	COMPRAR
Protoboard	COMPRAR
Cables de Puente	COMPRAR
Resistor	COMPRAR
Zumbador	-
Transistor	COMPRAR
Módulo Ultrasónico	COMPRAR
I2C LCD1602	COMPRAR

Diagrama Esquemático

El sensor ultrasónico detecta la distancia entre él y el obstáculo, la cual se mostrará en la pantalla LCD en forma de código. Al mismo tiempo, el sensor ultrasónico hace que el zumbador emita un sonido de advertencia de diferente frecuencia según el valor de la distancia.

Nombre T-Board	física	WiringPi	BCM
GPIO23	Pin 16	4	23
GPIO24	Pin 18	5	24
GPIO17	Pin 11	0	17
SDA1	Pin 3
SCL1	Pin 5

../_images/4.1.9_reversing_alarm_schematic.png

Procedimientos Experimentales

Paso 1: Construye el circuito.

../_images/4.1.9_reversing_alarm_circuit.png

Paso 2: Cambia de directorio.

cd ~/raphael-kit/python-pi5

Paso 3: Ejecuta.

sudo python3 4.1.9_ReversingAlarm_zero.py

A medida que se ejecuta el código, el módulo del sensor ultrasónico detecta la distancia al obstáculo y luego muestra la información sobre la distancia en el LCD1602; además, el zumbador emite un tono de advertencia cuya frecuencia cambia con la distancia.

Nota

Si obtienes el error FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1', necesitas referirte a Configuración de I²C para habilitar el I2C.
Si obtienes el error ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2', por favor ejecuta sudo apt install python3-smbus2.
Si aparece el error OSError: [Errno 121] Remote I/O error, significa que el módulo está mal conectado o está dañado.
Si el código y el cableado están bien, pero la pantalla LCD aún no muestra contenido, puedes girar el potenciómetro en la parte trasera para aumentar el contraste.

Advertencia

Si recibe el mensaje de error RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address, consulte Si «gpiozero» no funciona.

Código

Nota

Puedes Modificar/Restablecer/Copiar/Ejecutar/Detener el código a continuación. Pero antes de eso, necesitas ir a la ruta del código fuente como raphael-kit/python-pi5. Después de modificar el código, puedes ejecutarlo directamente para ver el efecto.

#!/usr/bin/env python3
import LCD1602
import time
from gpiozero import DistanceSensor, Buzzer

# Inicializar el sensor ultrasónico con pines GPIO
sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23)  # El pin Echo es GPIO 24, el pin Trigger es GPIO 23

# Inicializar el zumbador conectado al pin GPIO 17
buzzer = Buzzer(17)

def lcdsetup():
    # Inicializar la pantalla LCD con dirección I2C y habilitar la luz de fondo
    LCD1602.init(0x27, 1)  # 0x27 es la dirección I2C de la pantalla LCD
    LCD1602.clear()  # Limpiar la pantalla LCD
    # Mostrar mensajes de inicio en la pantalla LCD
    LCD1602.write(0, 0, 'Ultrasonic Starting')
    LCD1602.write(1, 1, 'By SunFounder')
    time.sleep(2)  # Esperar 2 segundos

def distance():
    # Calcular y devolver la distancia medida por el sensor
    dis = sensor.distance * 100  # Convertir distancia a centímetros
    print('Distance: {:.2f} cm'.format(dis))  # Imprimir distancia con dos decimales
    time.sleep(0.3)  # Esperar 0.3 segundos antes de la siguiente medición
    return dis

def loop():
    # Medir continuamente la distancia y actualizar la pantalla LCD y el zumbador
    while True:
        dis = distance()  # Obtener la distancia actual
        # Mostrar la distancia y manejar las alertas basadas en la distancia
        if dis > 400:  # Comprobar si la distancia está fuera de rango
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Error')
            LCD1602.write(3, 1, 'Out of range')
            time.sleep(0.5)
        else:
            # Mostrar la distancia actual en la pantalla LCD
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Distance is')
            LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
            # Ajustar la frecuencia del zumbador según la distancia
            if dis >= 50:
                time.sleep(0.5)
            elif 20 < dis < 50:
                # Distancia media: frecuencia media del zumbador
                for _ in range(2):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.2)
            elif dis <= 20:
                # Distancia cercana: alta frecuencia del zumbador
                for _ in range(5):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.05)

try:
    lcdsetup()  # Configurar la pantalla LCD
    loop()      # Iniciar el bucle de medición
except KeyboardInterrupt:
    # Apagar el zumbador y limpiar la pantalla LCD en caso de interrupción del usuario (por ejemplo, Ctrl+C)
    buzzer.off()
LCD1602.clear()

Explicación del Código

Este script utiliza varias bibliotecas para su funcionalidad. La biblioteca LCD1602 gestiona la pantalla LCD, mientras que time proporciona funciones relacionadas con el tiempo. La biblioteca gpiozero es esencial para las interacciones con los pines GPIO de Raspberry Pi, particularmente para operar el DistanceSensor y el Buzzer.
```
#!/usr/bin/env python3
import LCD1602
import time
from gpiozero import DistanceSensor, Buzzer
```

El sensor ultrasónico se configura con sus pines de eco y disparo conectados a los pines GPIO 24 y 23, respectivamente. Además, un zumbador está conectado al pin GPIO 17.

# Inicializar el sensor ultrasónico con pines GPIO
sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23)  # El pin Echo es GPIO 24, el pin Trigger es GPIO 23

# Inicializar el zumbador conectado al pin GPIO 17
buzzer = Buzzer(17)

La inicialización de la pantalla LCD implica limpiarla y mostrar un mensaje de inicio.

def lcdsetup():
    # Inicializar la pantalla LCD con dirección I2C y habilitar la luz de fondo
    LCD1602.init(0x27, 1)  # 0x27 es la dirección I2C de la pantalla LCD
    LCD1602.clear()  # Limpiar la pantalla LCD
    # Mostrar mensajes de inicio en la pantalla LCD
    LCD1602.write(0, 0, 'Ultrasonic Starting')
    LCD1602.write(1, 1, 'By SunFounder')
    time.sleep(2)  # Esperar 2 segundos

La función distance calcula la distancia medida por el sensor ultrasónico y la muestra, devolviendo el valor en centímetros.

def distance():
    # Calcular y devolver la distancia medida por el sensor
    dis = sensor.distance * 100  # Convertir distancia a centímetros
    print('Distance: {:.2f} cm'.format(dis))  # Imprimir distancia con dos decimales
    time.sleep(0.3)  # Esperar 0.3 segundos antes de la siguiente medición
    return dis

El bucle principal mide continuamente la distancia, actualizando tanto la pantalla LCD como el zumbador. Maneja diferentes rangos de distancia con acciones específicas, como mostrar mensajes de error o variar las frecuencias del zumbador según la distancia medida.

def loop():
    # Medir continuamente la distancia y actualizar la pantalla LCD y el zumbador
    while True:
        dis = distance()  # Obtener la distancia actual
        # Mostrar la distancia y manejar las alertas basadas en la distancia
        if dis > 400:  # Comprobar si la distancia está fuera de rango
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Error')
            LCD1602.write(3, 1, 'Out of range')
            time.sleep(0.5)
        else:
            # Mostrar la distancia actual en la pantalla LCD
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Distance is')
            LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
            # Ajustar la frecuencia del zumbador según la distancia
            if dis >= 50:
                time.sleep(0.5)
            elif 20 < dis < 50:
                # Distancia media: frecuencia media del zumbador
                for _ in range(2):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.2)
            elif dis <= 20:
                # Distancia cercana: alta frecuencia del zumbador
                for _ in range(5):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.05)

Al ejecutarse, el script configura la pantalla LCD y entra en el bucle principal. Puede ser interrumpido con un comando de teclado (Ctrl+C), que apaga el zumbador y limpia la pantalla LCD.

try:
    lcdsetup()  # Configurar la pantalla LCD
    loop()      # Iniciar el bucle de medición
except KeyboardInterrupt:
    # Apagar el zumbador y limpiar la pantalla LCD en caso de interrupción del usuario (por ejemplo, Ctrl+C)
    buzzer.off()
    LCD1602.clear()