Mòdul d’intercanvi d’ultrasons HC-SR04 amb Arduino: 5 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:11

Ei, què passa, nois! Akarsh aquí des de CETech.

Aquest projecte meu és una mica més senzill, però tan divertit com els altres projectes. En aquest projecte, farem una interfície amb un mòdul de sensor de distància ultrasònic HC-SR04. Aquest mòdul funciona generant ones sonores d'ultrasons que es troben fora del rang audible dels éssers humans i a partir del retard entre la transmissió i la recepció de l'ona generada es calcula la distància.

Aquí farem una interfície d’aquest sensor amb Arduino i intentarem imitar un sistema d’assistent d’aparcament que, segons la distància de l’obstacle que hi ha darrere, genera diferents sons i també il·lumina diferents LED segons la distància.

Així que anem ara a la part divertida.

Pas 1: fabriqueu PCB per als vostres projectes

Heu de comprovar PCBWAY per demanar PCB en línia de manera econòmica.

Obteniu 10 PCB de bona qualitat fabricats i enviats a casa vostra de manera econòmica. També obtindreu un descompte en l’enviament de la primera comanda. Pengeu els fitxers Gerber a PCBWAY per fabricar-los amb una bona qualitat i un temps de resposta ràpid. Consulteu la seva funció de visor Gerber en línia. Amb punts de recompensa, podeu obtenir articles gratuïts a la seva botiga de regals.

Pas 2: Quant al mòdul d'ultrasons HC-SR04

El sensor d'ultrasons (o transductor) funciona sobre els mateixos principis que un sistema de radar. Un sensor d'ultrasons pot convertir l'energia elèctrica en ones acústiques i viceversa. El senyal d'ona acústica és una ona d'ultrasons que viatja a una freqüència superior a 18 kHz. El famós sensor d’ultrasons HC SR04 genera ones ultrasòniques a una freqüència de 40 kHz. Aquest mòdul té 4 pins que són Echo, Trigger, Vcc i GND

Normalment, s’utilitza un microcontrolador per a la comunicació amb un sensor d’ultrasons. Per començar a mesurar la distància, el microcontrolador envia un senyal d’activació al sensor d’ultrasons. El cicle de treball d’aquest senyal d’activació és de 10 µS per al sensor d’ultrasons HC-SR04. Quan s’activa, el sensor d’ultrasons genera vuit ràfegues d’ones acústiques (ultrasòniques) i inicia un comptador de temps. Tan bon punt es rep el senyal reflectit (eco), el temporitzador s’atura. La sortida del sensor d'ultrasons és un pols elevat amb la mateixa durada que la diferència de temps entre les ràfegues d'ultrasons transmeses i el senyal de ressò rebut.

El microcontrolador interpreta el senyal horari en distància mitjançant la funció següent:

Distància (cm) = Amplada del pols de ressò (microsegons) / 58

Teòricament, la distància es pot calcular mitjançant la fórmula de mesura TRD (temps / velocitat / distància). Com que la distància calculada és la distància recorreguda des del transductor d'ultrasons fins a l'objecte i de tornada al transductor, es tracta d'un viatge de dues vies. En dividir aquesta distància per 2, podeu determinar la distància real del transductor a l'objecte. Les ones ultrasòniques viatgen a la velocitat del so (343 m / s a 20 ° C). La distància entre l'objecte i el sensor és la meitat de la distància recorreguda per l'ona sonora i es pot calcular mitjançant la funció següent:

Distància (cm) = (temps pres x velocitat del so) / 2

Pas 3: fer les connexions

Per a aquest pas, els materials necessaris són: Arduino UNO, mòdul del sensor de distància per ultrasons HC-SR04, LEDs, timbre piezoelèctric, cables de pont

Les connexions s'han de fer en els passos següents:

1) Connecteu el pin Echo del sensor al pin 11 GPIO de l'Arduino, el pin gatell del sensor al sensor al pin 12 GPIO de l'Arduino UNO i els pins Vcc i GND del sensor als 5V i GND de l'Arduino.

2) Agafeu 3 LEDs i connecteu els càtodes (generalment la pota més llarga) dels LED als pins GPIO d'Arduino 9, 8 i 7 respectivament. Connecteu l’ànode (generalment la pota més curta) d’aquests LED al GND.

3) Agafeu el brunzidor piezoelèctric. Connecteu el pin positiu al pin GPIO 10 de l’Arduino i el pin negatiu a GND.

I d’aquesta manera, es realitzen les connexions del projecte. Ara connecteu l'Arduino al vostre PC i continueu amb els passos següents.

Pas 4: Codificació del mòdul Arduino UNO

En aquest pas, penjarem el codi al nostre Arduino UNO per mesurar la distància de qualsevol obstacle proper i, segons aquesta distància, sona el brunzidor i il·lumina els LED. També podem veure les lectures a distància al monitor de sèrie. Els passos a seguir són:

1) Desplaceu-vos al repositori GitHub del projecte des d’aquí.

2) Al dipòsit de Github, veureu un fitxer anomenat "sketch_sep03a.ino". Aquest és el codi del projecte. Obriu aquest fitxer i copieu el codi que hi ha escrit.

3) Obriu l'IDE Arduino i seleccioneu la placa i el port COM correctes.

4) Enganxeu el codi al vostre IDE Arduino i pengeu-lo a la placa Arduino UNO.

I d’aquesta manera, també es fa la part de codificació d’aquest projecte.

Pas 5: És hora de jugar

Tan bon punt es penja el codi, podeu obrir el monitor de sèrie per veure les lectures de distància des del mòdul del sensor d'ultrasons, les lectures es mantenen actualitzades després d'un interval fixat. Podeu posar algun obstacle davant del mòdul d'ultrasons i observar el canvi en la lectura que s'hi mostra. A part de les lectures que es mostren al monitor sèrie, els LED i el brunzidor connectats al brunzidor també indicaran un obstacle en diferents rangs de la següent manera:

1) Si la distància de l'obstacle més proper és superior a 50 cm. Tots els LED estarien en estat OFF i el timbre tampoc sonarà.

2) Si la distància de l'obstacle més proper és inferior o igual a 50 cm però superior a 25 cm. A continuació, s’encendrà el primer LED i el brunzidor crearà un so amb un retard de 250 ms.

3) Si la distància de l'obstacle més proper és inferior o igual a 25 cm però superior a 10 cm. A continuació, el primer i el segon LED s’encendran i el brunzidor crearà un so de pit amb un retard de 50 ms.

4) I si la distància de l'obstacle més proper és inferior a 10 cm. Aleshores, els tres LED s’encendran i el brunzidor farà un so continu.

D’aquesta manera, aquest projecte detectarà la distància i donarà diferents indicacions segons l’interval de distància.

Espero que us hagi agradat el tutorial.