Подключение ультразвукового модуля измерения дальности HC-SR04 к Arduino: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Привет, как дела, ребята! Акарш здесь из CETech.

Этот мой проект немного проще, но так же увлекателен, как и другие проекты. В этом проекте мы собираемся подключить модуль ультразвукового датчика расстояния HC-SR04. Этот модуль работает, генерируя ультразвуковые звуковые волны, которые находятся за пределами слышимого человеком диапазона, и по задержке между передачей и приемом сгенерированной волны рассчитывается расстояние.

Здесь мы собираемся связать этот датчик с Arduino и попытаемся имитировать систему ассистента парковки, которая в зависимости от расстояния до препятствия позади генерирует разные звуки, а также включает разные светодиоды в зависимости от расстояния.

Итак, перейдем к самой интересной части.

Шаг 1. Получите печатные платы для ваших проектов

Вы должны проверить PCBWAY, чтобы дешево заказать печатные платы в Интернете!

Вы получаете 10 печатных плат хорошего качества, изготовленных и отправленных к вашему порогу по дешевке. Вы также получите скидку на доставку первого заказа. Загрузите свои файлы Gerber на PCBWAY, чтобы они были изготовлены с хорошим качеством и в короткие сроки. Ознакомьтесь с их функцией онлайн-просмотра Gerber. С помощью бонусных баллов вы можете получить бесплатные вещи в их сувенирном магазине.

Шаг 2: Об ультразвуковом модуле измерения дальности HC-SR04

Ультразвуковой датчик (или преобразователь) работает по тем же принципам, что и радар. Ультразвуковой датчик может преобразовывать электрическую энергию в акустические волны и наоборот. Сигнал акустической волны - это ультразвуковая волна, распространяющаяся с частотой выше 18 кГц. Знаменитый ультразвуковой датчик HC SR04 генерирует ультразвуковые волны с частотой 40 кГц. Этот модуль имеет 4 контакта: Echo, Trigger, Vcc и GND.

Обычно для связи с ультразвуковым датчиком используется микроконтроллер. Чтобы начать измерение расстояния, микроконтроллер отправляет сигнал запуска на ультразвуковой датчик. Рабочий цикл этого триггерного сигнала составляет 10 мкс для ультразвукового датчика HC-SR04. При срабатывании ультразвуковой датчик генерирует восемь всплесков акустических (ультразвуковых) волн и запускает счетчик времени. Как только будет получен отраженный (эхо) сигнал, таймер останавливается. Выходной сигнал ультразвукового датчика представляет собой мощный импульс с такой же длительностью, как разница во времени между переданными ультразвуковыми импульсами и принятым эхо-сигналом.

Микроконтроллер интерпретирует сигнал времени на расстояние с помощью следующей функции:

Расстояние (см) = ширина эхо-импульса (микросекунды) / 58

Теоретически расстояние можно рассчитать по формуле измерения TRD (время / скорость / расстояние). Поскольку рассчитанное расстояние - это расстояние, пройденное от ультразвукового преобразователя до объекта и обратно до преобразователя, это двустороннее путешествие. Разделив это расстояние на 2, вы можете определить фактическое расстояние от преобразователя до объекта. Ультразвуковые волны распространяются со скоростью звука (343 м / с при 20 ° C). Расстояние между объектом и датчиком составляет половину расстояния, пройденного звуковой волной, и его можно рассчитать с помощью функции ниже:

Расстояние (см) = (затраченное время x скорость звука) / 2

Шаг 3. Выполнение подключений

Для этого шага требуются материалы: Arduino UNO, модуль ультразвукового датчика расстояния HC-SR04, светодиоды, пьезозуммер, перемычки.

Подключения должны быть выполнены в следующие шаги:

1) Подключите эхо-контакт датчика к контакту 11 GPIO на Arduino, триггерный контакт датчика к датчику к контакту 12 GPIO на Arduino UNO, а контакты Vcc и GND датчика к 5V и GND на Arduino.

2) Возьмите 3 светодиода и подключите катоды (обычно более длинную ножку) светодиодов к контактам GPIO 9, 8 и 7 Arduino соответственно. Подключите анод (обычно более короткую ножку) этих светодиодов к GND.

3) Берем пьезозуммер. Подключите его положительный вывод к выводу 10 GPIO на Arduino, а отрицательный вывод - к GND.

И таким образом выполняются связи проекта. Теперь подключите Arduino к компьютеру и переходите к следующим шагам.

Шаг 4: Кодирование модуля Arduino UNO

На этом этапе мы собираемся загрузить код в нашу Arduino UNO, чтобы измерить расстояние до любого ближайшего препятствия и в соответствии с этим расстоянием включить зуммер и загореться светодиоды. Мы также можем видеть показания расстояния на последовательном мониторе. Необходимо выполнить следующие шаги:

1) Перейдите отсюда в репозиторий проекта GitHub.

2) В репозитории Github вы увидите файл с именем «sketch_sep03a.ino». Это код проекта. Откройте этот файл и скопируйте написанный в нем код.

3) Откройте IDE Arduino и выберите правильную плату и COM-порт.

4) Вставьте код в вашу Arduino IDE и загрузите его на плату Arduino UNO.

Таким образом, часть кода для этого проекта также выполнена.

Шаг 5: Время играть

Как только код будет загружен, вы можете открыть последовательный монитор, чтобы увидеть показания расстояния от модуля ультразвукового датчика, показания продолжают обновляться через фиксированный интервал. Вы можете поставить какое-либо препятствие перед ультразвуковым модулем и наблюдать за изменением показаний, показанных там. Помимо показаний, отображаемых на последовательном мониторе, светодиоды и зуммер, подключенные к зуммеру, также будут указывать на препятствие в различных диапазонах следующим образом:

1) Если расстояние до ближайшего препятствия больше 50 см. Все светодиоды будут выключены, и зуммер также не будет звонить.

2) Если расстояние до ближайшего препятствия меньше или равно 50 см, но больше 25 см. Затем загорится первый светодиод и зуммер издаст звуковой сигнал с задержкой 250 мс.

3) Если расстояние до ближайшего препятствия меньше или равно 25 см, но больше 10 см. Затем загорятся первый и второй светодиоды, и зуммер издаст звуковой сигнал с задержкой 50 мс.

4) И если расстояние до ближайшего препятствия меньше 10 см. После этого загорятся все три светодиода и зуммер издаст непрерывный звук.

Таким образом, этот проект будет определять расстояние и давать различные показания в зависимости от диапазона расстояний.

Надеюсь, вам понравился урок.