Măsurarea distanței utilizând senzor cu ultrasunete și arduino

Senzorii cu ultrasunete sunt instrumente excelente pentru măsurarea distanței și detectarea obiectelor fără niciun contact real cu lumea fizică. Este utilizat în mai multe aplicații, cum ar fi măsurarea nivelului lichidului, verificarea proximității și chiar mai popular în automobile pentru a ajuta la sistemele de parcare sau anti-coliziune. Anterior, am construit, de asemenea, multe proiecte de senzori cu ultrasunete, cum ar fi detectarea nivelului apei, radar cu ultrasunete etc. Acesta este un mod eficient de a măsura distanțe mici cu precizie. În acest proiect, am folosit senzorul cu ultrasunete HC-SR04 cu Arduino pentru a determina distanța unui obstacol față de senzor. Principiul de bază al măsurării ultrasunetelor se bazează pe ECHO. Când undele sonore sunt transmise în mediu, undele se întorc înapoi la origine ca ECHO după ce au lovit obstacolul. Deci, trebuie doar să calculăm timpul de călătorie al ambelor sunete înseamnă timpul de ieșire și timpul de revenire la origine după ce am lovit obstacolul. Deoarece viteza sunetului este cunoscută de noi, după un anumit calcul putem calcula distanța. Vom folosi aceeași tehnică pentru acest proiect de măsurare a distanței Arduino, așa că să începem.

Componente utilizate

1. Arduino Uno sau Pro Mini
2. Modul senzor cu ultrasunete
3. 16x2 LCD
4. Scară
5. Placă de pâine
6. Baterie de 9 volți
7. Conectarea firelor

Modul senzor cu ultrasunete

Există multe tipuri de senzori de distanță Arduino, dar în acest proiect am folosit HC-SR04 pentru a măsura distanța în intervalul 2cm-400cm cu o precizie de 3mm. Modulul senzor este format dintr-un transmițător cu ultrasunete, receptor și circuit de control. Principiul de funcționare al senzorului cu ultrasunete este după cum urmează:

1. Semnalul de nivel înalt este trimis pentru 10us folosind Trigger.
2. Modulul transmite automat opt ​​semnale de 40 KHz și apoi detectează dacă pulsul este primit sau nu.
3. Dacă semnalul este primit, atunci acesta este la nivel înalt. Timpul de durată mare este decalajul de timp dintre trimiterea și primirea semnalului.

Distanță = (Timp x Viteza sunetului în aer (340 m / s)) / 2

Diagrama de sincronizare

Modulul lucrează la fenomenul natural al ECHO al sunetului. Un impuls este trimis pentru aproximativ 10us pentru a declanșa modulul. După care modulul trimite automat 8 cicluri de semnal cu ultrasunete de 40 KHz și verifică ecoul acestuia. Semnalul după lovirea cu un obstacol revine înapoi și este capturat de receptor. Astfel, distanța obstacolului față de senzor este calculată pur și simplu prin formula dată ca

Distanță = (timp x viteză) / 2.

Aici am împărțit produsul vitezei și timpului la 2, deoarece timpul este timpul total necesar pentru a ajunge la obstacol și a reveni înapoi. Astfel, timpul pentru atingerea obstacolului este doar jumătate din timpul total luat.

Diagrama și explicația circuitului senzorului cu ultrasunete Arduino

Diagrama circuitului pentru senzorul arduino și ultrasonic este prezentată mai sus pentru a măsura distanța. În conexiunile în circuit, pinii „declanșatori” și „ecoul” modulului senzorului ultrasonic sunt conectați direct la pinii 18 (A4) și 19 (A5) din arduino. Un LCD 16x2 este conectat cu arduino în modul pe 4 biți. Pinii de control RS, RW și En sunt conectați direct la pinul arduino 2, GND și 3. Și pinul de date D4-D7 este conectat la 4, 5, 6 și 7 din arduino.

În primul rând, trebuie să declanșăm modulul senzor cu ultrasunete pentru a transmite semnalul utilizând arduino și apoi să așteptăm primirea ECHO. Arduino citește timpul dintre declanșare și ECHO recepționat. Știm că viteza sunetului este de aproximativ 340m / s. deci putem calcula distanța folosind formula dată:

Distanța = (timpul de deplasare / 2) * viteza sunetului

În cazul în care viteza sunetului este de aproximativ 340m pe secundă.

Un ecran LCD de 16x2 este utilizat pentru afișarea distanței.

Aflați mai multe despre funcționarea proiectului de măsurare a distanței în acest tutorial: Măsurarea distanței utilizând senzor cu ultrasunete și microcontroler AVR.

Cod senzor cu ultrasunete Arduino pentru măsurarea distanței

Codul complet pentru acest proiect de măsurare a distanței cu ultrasunete este dat în partea de jos a acestei pagini. În cod citim timpul folosind pulseIn (pin). Și apoi efectuați calcule și rezultatele afișate pe ecranul LCD 16x2 utilizând funcțiile adecvate.