Progetto 5 Sensore Ultrasonico
Descrizione
Il sensore ultrasonico HC-SR04 utilizza il sonar per determinare la distanza da un oggetto, come fanno i pipistrelli. Offre un eccellente rilevamento della distanza senza contatto con alta precisione e letture stabili in un pacchetto facile da usare. È completo di moduli trasmettitore e ricevitore ultrasonico.
L’HC-SR04 o il sensore ultrasonico viene utilizzato in un’ampia gamma di progetti elettronici per creare applicazioni di rilevamento degli ostacoli e misurazione della distanza, nonché varie altre applicazioni. Qui abbiamo portato il metodo semplice per misurare la distanza con Arduino e il sensore ultrasonico e come utilizzare il sensore ultrasonico con Arduino.
Specifiche
Alimentazione: +5V DC
Corrente di riposo: <2mA
Corrente di lavoro: 15mA
Angolo effettivo: <15°
Distanza di rilevamento: 2cm – 400 cm
Risoluzione: 0,3 cm
Angolo di misurazione: 30 gradi
Larghezza dell’impulso di ingresso del trigger: 10uS
Componenti
Il principio del sensore ultrasonico
Come mostrato nell’immagine sopra, è come due occhi. Uno è l’estremità trasmittente, l’altro è l’estremità ricevente.
Il modulo ultrasonico emetterà onde ultrasoniche dopo aver ricevuto un segnale di trigger. Quando le onde ultrasoniche incontrano l’oggetto e vengono riflesse, il modulo emette un segnale di eco, quindi può determinare la distanza dell’oggetto dalla differenza di tempo tra il segnale di trigger e il segnale di eco.
La t è il tempo in cui il segnale emesso incontra l’ostacolo e ritorna. La velocità di propagazione del suono nell’aria è di circa 343m/s, e distanza = velocità * tempo. Tuttavia, l’onda ultrasonica viene emessa e ritorna, il che è 2 volte la distanza. Pertanto, deve essere diviso per 2, la distanza misurata dall’onda ultrasonica = (velocità * tempo)/2.
Metodo di utilizzo e diagramma temporale del modulo ultrasonico:
Impostare il tempo di ritardo del pin Trig dell’SR04 a 10μs almeno, che può attivarlo per rilevare la distanza.
Dopo l’attivazione, il modulo invierà automaticamente otto impulsi ultrasonici a 40KHz e rileverà se c’è un segnale di ritorno. Questo passaggio verrà completato automaticamente dal modulo.
Se il segnale ritorna, il pin Echo emetterà un livello alto, e la durata del livello alto è il tempo dall’emissione dell’onda ultrasonica al ritorno.
Diagramma del circuito del sensore ultrasonico:
Diagramma di Collegamento
Guida al cablaggio:
Sensore ultrasonico keyestudio V5 shield sensore
VCC → 5v(V)
Trig → 5(S)
Echo → 4(S)
Gnd → Gnd(G)
Codice di Test
/*
keyestudio Mini Tank Robot V2.1
lezione 5
Sensore ultrasonico
http://www.keyestudio.com
*/
int trigPin = 5; // Trigger
int echoPin = 4; // Echo
long duration, cm, inches;
void setup()
{
// Inizio porta seriale
Serial.begin (9600);
// Definisci ingressi e uscite
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
}
void loop()
{
// Il sensore viene attivato da un impulso HIGH di 10 o più microsecondi.
// Fornisci un breve impulso LOW in anticipo per garantire un impulso HIGH pulito:
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
// Leggi il segnale dal sensore: un impulso HIGH la cui durata è il tempo (in microsecondi) dall'invio del ping alla ricezione del suo eco da un oggetto.
duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
// Converti il tempo in una distanza
cm = (duration/2) / 29.1; // Dividi per 29.1 o moltiplica per 0.0343
inches = (duration/2) / 74; // Dividi per 74 o moltiplica per 0.0135
Serial.print(inches);
Serial.print("in, ");
Serial.print(cm);
Serial.print("cm");
Serial.println();
delay(250);
}
Risultato del Test
Carica il codice di test sulla scheda di sviluppo, apri il monitor seriale e imposta la velocità in baud a 9600. La distanza rilevata verrà visualizzata, e l’unità è cm e pollici. Ostacola il sensore ultrasonico con la mano, il valore della distanza visualizzato diventa più piccolo.
Spiegazione del Codice
int trigPin = 5; questo pin è definito per trasmettere onde ultrasoniche, generalmente un’uscita.
int echoPin = 4; questo è definito come il pin di ricezione, generalmente un ingresso.
cm = (duration/2) / 29.1; inches = (duration/2) / 74; per 0.0135
Possiamo calcolare la distanza utilizzando la seguente formula:
distanza = (tempo di viaggio/2) x velocità del suono
La velocità del suono è: 343m/s = 0.0343 cm/uS = 1/29.1 cm/uS
O in pollici: 13503.9in/s = 0.0135in/uS = 1/74in/uS
Dobbiamo dividere il tempo di viaggio per 2 perché dobbiamo tenere conto del fatto che l’onda è stata inviata, ha colpito l’oggetto e poi è ritornata al sensore.
Pratica di Estensione:
Abbiamo misurato la distanza visualizzata dall’ultrasonico. Che ne dici di controllare il LED con la distanza misurata? Proviamo e colleghiamo un modulo luce LED al pin D10.
/*
keyestudio Mini Tank Robot V2.1
lezione 5
Ultrasonico LED
http://www.keyestudio.com
*/
int trigPin = 5; // Trigger
int echoPin = 4; // Echo
long duration, cm, inches;
void setup()
{
// Inizio porta seriale
Serial.begin (9600);
// Definisci ingressi e uscite
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
}
void loop()
{
// Il sensore viene attivato da un impulso HIGH di 10 o più microsecondi.
// Fornisci un breve impulso LOW in anticipo per garantire un impulso HIGH pulito:
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
// Leggi il segnale dal sensore: un impulso HIGH la cui durata è il tempo (in microsecondi) dall'invio del ping alla ricezione del suo eco da un oggetto.
duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
// Converti il tempo in una distanza
cm = (duration/2) / 29.1; // Dividi per 29.1 o moltiplica per 0.0343
inches = (duration/2) / 74; // Dividi per 74 o moltiplica per 0.0135
Serial.print(inches);
Serial.print("in, ");
Serial.print(cm);
Serial.print("cm");
Serial.println();
delay(250);
if (cm>=2 && cm<=10)
digitalWrite(10, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(10, LOW);
delay(1000);
}
Carica il codice di test sulla scheda di sviluppo e blocca il sensore ultrasonico con la mano, quindi verifica se il LED è acceso.