Jak używać czujnika ultradźwiękowego z Arduino

Arduino to tablica mikrokontrolera używana przez inżynierów do projektowania wielu projektów. Arduino ułatwia interakcję z mikrokontrolerami i projektowanie naszego wyboru. Arduino ma zdolność interfejsu z wieloma modułami sprzętowymi czujnikami. Jednym z najpopularniejszych czujników używanych z Arduino jest ultradźwiękowy czujnik odległości. Odgrywa istotną rolę w budowaniu projektów robotycznych opartych na Arduino, w których możemy wykonać różne instrukcje na podstawie odległości mierzonej przez Arduino. Zobaczmy, jak możemy użyć tego czujnika z Arduino.

Czujnik ultradźwiękowy z Arduino

HC-SR04 jest jednym z najczęściej używanych czujników ultradźwiękowych z Arduino. Ten czujnik określa, jak daleko jest obiekt. Używa sonaru do określenia odległości obiektu. Zwykle ma dobry zakres wykrywania z dokładnością 3 mm, jednak czasami trudno jest zmierzyć odległość miękkich materiałów, takich jak tkanina. Jest wyposażony w wbudowany nadajnik i odbiornik. Poniższa tabela opisuje specyfikacje techniczne tego czujnika.

Charakterystyka	Wartość
Napięcie robocze	5V DC
Prąd operacyjny	15ma
Częstotliwość robocza	40KHz
Zakres min	2 cm/ 1 cal
Maksymalny zakres	400 cm/ 13 stóp
Dokładność	3 mm
Kąt pomiarowy	<15 degree

Pinout

Ultradźwiękowy czujnik HC-SR04 ma cztery piny:

• VCC: Podłącz ten szpilkę do Arduino 5v
• GND: Podłącz ten szpilkę z Arduino GND
• Wymuskany: Ten pin odbiera sygnał sterujący z cyfrowego pinu Arduino
• Echo: Ten szpilka wysyła impuls lub sygnał z powrotem do Arduino. Otrzymany sygnał impulsowy jest mierzony w celu obliczenia odległości.

Jak działa ultradźwiękowe

Po podłączeniu czujnika ultradźwiękowego do Arduino, mikrokontroler wygeneruje impuls sygnału na Wymuskany szpilka. Po odbieraniu czujników na trygu pin, fala ultradźwiękowa jest automatycznie generowana. Ta emitowana fala uderzy w powierzchnię przeszkody lub obiektu, którego odległość musimy zmierzyć. Następnie fala ultradźwiękowa odbije się z powrotem do zacisku odbiornika czujnika.

Czujnik ultradźwiękowy wykryje falę odbijaną i obliczy całkowity czas pobrany przez falę od czujnika do obiektu i ponownie do czujnika. Czujnik ultradźwiękowy wygeneruje impuls sygnału przy pinie echa, który jest podłączony do pinów cyfrowych Arduino, gdy Arduino odbiera sygnał z pinu echo, obliczy całkowitą odległość między obiektem a czujnikiem za pomocą Formula odległości.

Jak połączyć Arduino z czujnikiem ultradźwiękowym

Cyfrowe piny Arduino generują sygnał impulsu 10 mikrosekund, który jest podawany do pinu czujnika ultradźwiękowego 9 podczas odbierania sygnału przychodzącego z czujnika ultradźwiękowego. Czujnik jest zasilany za pomocą gruntu Arduino i pinu wyjściowego 5V.

Ultradźwiękowy szpilka czujnika	PIN Arduino
VCC	5 V Pin wyjściowy
Wymuskany	Pin9
Echo	Pin8
GND	GND

Pins Trig i Echo można podłączyć do dowolnego cyfrowych pinów Arduino. Poniżej podany obraz reprezentuje schemat okablowania Arduino z czujnikiem ultradźwiękowym HC-SR04.

Schematy

Jak zaprogramować czujnik ultradźwiękowy za pomocą Arduino

Aby zaprogramować czujnik ultradźwiękowy, podłącz go z Arduino za pomocą powyższego schematu. Teraz musimy wygenerować sygnał impulsowy na trygu pinu czujnika ultradźwiękowego.

Wygeneruj impuls 10 mikrosekund przy pin 9 Arduino za pomocą DigitalWrite () I opóźniający się () Funkcje.

DigitalWrite (9, High);
opóźniające się (10);
DigitalWrite (9, niski);

Do pomiaru wyjścia z czujnika przy pin 8 Pulsein () funkcjonować.

Czas trwania_microsec = Pulsein (8, wysoki);

Po otrzymaniu impulsu z pinu echa czujnika do pinie Arduino numer 8. Arduino obliczy odległość za pomocą powyższego wzoru.

Dystans_cm = 0.017 * Czas trwania_microsec;

Kod

int Triggerpin = 9; /* PIN 9 jest ustawiony dla czujnika trygowego*/
int echopin = 8; /* Pin 8 jest ustawiony dla wejścia do pinu echo czujnika*/
zmiennoprzecinek, odległość, odległość;
void setup ()
Seryjny.rozpocząć (9600); /*Komunikacja szeregowa rozpoczęła się*/
/* Triggerpin jest ustawiony jako wyjście*/
pinmode (Triggerpin, wyjściowe);
/* Echo Pin 9 jest ustawiony jako wejście*/
pinmode (echopina, wejście);

void Loop ()
/* Wygeneruj 10-microsekundowy impuls, aby wybrać pin*/
DigitalWrite (Triggerpin, High);
opóźniające się (10);
DigitalWrite (Triggerpin, niski);
/* zmierz czas trwania impulsu z pinu echo*/
czas trwania Microsec = Pulseina (echopina, wysoka);
/* Oblicz odległość*/
dystansincm = 0.017 * Czas trwania Microsec;
/* Wydrukuj wartość do monitora szeregowego*/
Seryjny.druk („odległość:”);
Seryjny.wydruku (odległość); /*Odległość wydruku w CM*/
Seryjny.println („cm”);
opóźnienie (1000);

W powyższym kodzie pin 9 jest ustawiony jako wyzwalacz, a pin 8 jest ustawiony jako pin wyjściowy dla czujnika ultradźwiękowego. Dwie zmienne Czas trwania Microsec I dystans jest inicjowany. Używanie pinmode () Pin 9 jest ustawiane jako wejście, a pin 8 jest ustawiany jako wyjście.

w pętla Część kodu przy użyciu formuły wyjaśnionej powyżej odległości jest obliczana, a wyjście jest drukowane na monitorze szeregowym.

Sprzęt komputerowy

Umieść obiekt w pobliżu czujnika ultradźwiękowego.

Wyjście

Przybliżona odległość 5.9 cm jest pokazywany przez czujnik ultradźwiękowy na monitor szeregowych.

Teraz odsuń obiekt od czujnika ultradźwiękowego.

Wyjście

Przybliżona odległość 10.8 cm jest pokazywany przez czujnik ultradźwiękowy na monitorze szeregowym.

Wniosek

Czujnik ultradźwiękowy jest doskonałym narzędziem do pomiaru odległości za pomocą działalności kontaktowej. Ma ogromne zastosowanie w projektach elektroniki DIY, w których musimy pracować z pomiarem odległości, sprawdzaniem obecności obiektu i wyrównywania lub prawidłowej pozycji dowolnego sprzętu. W tym artykule obejmuje wszystkie parametry potrzebne do obsługi czujnika ultradźwiękowego z Arduino.