Łączenie modułu ultradźwiękowego zasięgu HC-SR04 z Arduino: 5 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

Hej co tam u was! Akarsh tutaj z CETech.

Ten mój projekt jest nieco prostszy, ale równie zabawny jak inne projekty. W tym projekcie zamierzamy połączyć moduł ultradźwiękowego czujnika odległości HC-SR04. Moduł ten działa poprzez generowanie ultradźwiękowych fal dźwiękowych, które są poza zasięgiem słyszalnym ludzi i na podstawie opóźnienia między nadawaniem a odbiorem generowanej fali obliczana jest odległość.

Tutaj połączymy ten czujnik z Arduino i spróbujemy naśladować system asystenta parkowania, który w zależności od odległości od przeszkody generuje różne dźwięki, a także zapala różne diody LED w zależności od odległości.

Przejdźmy teraz do zabawnej części.

Krok 1: Uzyskaj płytki drukowane do swoich projektów

Musisz sprawdzić PCBWAY, aby zamówić tanie PCB przez Internet!

Otrzymujesz 10 dobrej jakości płytek PCB wyprodukowanych i wysłanych na wyciągnięcie ręki za tanią cenę. Otrzymasz również zniżkę na wysyłkę przy pierwszym zamówieniu. Prześlij swoje pliki Gerber na PCBWAY, aby były produkowane z dobrą jakością i szybkim czasem realizacji. Sprawdź ich funkcję przeglądarki Gerber online. Dzięki punktom nagrody możesz otrzymać darmowe rzeczy z ich sklepu z pamiątkami.

Krok 2: Informacje o ultradźwiękowym module zasięgu HC-SR04

Czujnik ultradźwiękowy (lub przetwornik) działa na tych samych zasadach, co system radarowy. Czujnik ultradźwiękowy może przekształcać energię elektryczną w fale akustyczne i odwrotnie. Sygnał fali akustycznej to fala ultradźwiękowa poruszająca się z częstotliwością powyżej 18 kHz. Słynny czujnik ultradźwiękowy HC SR04 generuje fale ultradźwiękowe o częstotliwości 40kHz. Ten moduł ma 4 piny, które są Echo, Trigger, Vcc i GND

Zazwyczaj do komunikacji z czujnikiem ultradźwiękowym wykorzystywany jest mikrokontroler. Aby rozpocząć pomiar odległości, mikrokontroler wysyła sygnał wyzwalający do czujnika ultradźwiękowego. Cykl pracy tego sygnału wyzwalającego wynosi 10 µS dla czujnika ultradźwiękowego HC-SR04. Po uruchomieniu czujnik ultradźwiękowy generuje osiem impulsów fali akustycznej (ultradźwiękowej) i inicjuje licznik czasu. Po odebraniu sygnału odbitego (echa) zegar zatrzymuje się. Wyjściem czujnika ultradźwiękowego jest wysoki impuls o takim samym czasie trwania, jak różnica czasu między przesyłanymi impulsami ultradźwiękowymi a odebranym sygnałem echa.

Mikrokontroler interpretuje sygnał czasu na odległość za pomocą funkcji:

Odległość (cm) = Szerokość impulsu echa (mikrosekundy)/58

Teoretycznie odległość można obliczyć za pomocą wzoru pomiaru TRD (czas/szybkość/odległość). Ponieważ obliczona odległość jest odległością przebytą od przetwornika ultradźwiękowego do obiektu iz powrotem do przetwornika, jest to podróż w obie strony. Dzieląc tę odległość przez 2, można określić rzeczywistą odległość od przetwornika do obiektu. Fale ultradźwiękowe przemieszczają się z prędkością dźwięku (343 m/s przy 20°C). Odległość między obiektem a czujnikiem stanowi połowę odległości przebytej przez falę dźwiękową i można ją obliczyć za pomocą poniższej funkcji:

Odległość (cm) = (czas potrzebny x prędkość dźwięku)/2

Krok 3: Robienie połączeń

W tym kroku wymagane materiały to - Arduino UNO, moduł ultradźwiękowego czujnika odległości HC-SR04, diody LED, brzęczyk piezoelektryczny, kable połączeniowe

Połączenia należy wykonać w następujących krokach:

1) Podłącz styk Echo czujnika do styku GPIO 11 Arduino, styk wyzwalający czujnika do czujnika do styku GPIO 12 w Arduino UNO oraz styki Vcc i GND czujnika do 5 V i GND Arduino.

2) Weź 3 diody LED i podłącz katody (zwykle dłuższą nogę) diod LED do pinów GPIO Arduino odpowiednio 9, 8 i 7. Podłącz anodę (zwykle krótszą nóżkę) tych diod LED do GND.

3) Weź brzęczyk piezoelektryczny. Podłącz jego dodatni pin do pinu 10 GPIO Arduino, a negatywny pin do GND.

I w ten sposób realizowane są połączenia projektu. Teraz podłącz Arduino do komputera i przejdź do kolejnych kroków.

Krok 4: Kodowanie modułu Arduino UNO

W tym kroku wgramy kod do naszego Arduino UNO, aby zmierzyć odległość od pobliskiej przeszkody i zgodnie z tą odległością uruchomi brzęczyk i zapali diody LED. Możemy również zobaczyć odczyty odległości na monitorze szeregowym. Kroki, które należy wykonać, to:

1) Przejdź do repozytorium projektu GitHub stąd.

2) W repozytorium Github zobaczysz plik o nazwie „sketch_sep03a.ino”. To jest kod projektu. Otwórz ten plik i skopiuj zapisany w nim kod.

3) Otwórz Arduino IDE i wybierz odpowiednią płytkę i port COM.

4) Wklej kod do swojego Arduino IDE i prześlij go na płytkę Arduino UNO.

W ten sposób wykonywana jest również część kodująca dla tego projektu.

Krok 5: Czas na zabawę

Jak tylko kod zostanie przesłany, możesz otworzyć monitor szeregowy, aby zobaczyć odczyty odległości z modułu czujnika ultradźwiękowego, odczyty są aktualizowane po ustalonym odstępie czasu. Możesz umieścić jakąś przeszkodę przed modułem ultradźwiękowym i obserwować zmianę odczytu tam pokazanego. Oprócz odczytów wyświetlanych na monitorze szeregowym, diody LED i brzęczyk podłączony do brzęczyka będą również wskazywać przeszkodę w różnych zakresach w następujący sposób:

1) Jeżeli odległość najbliższej przeszkody jest większa niż 50 cm. Wszystkie diody LED byłyby wyłączone i brzęczyk również nie będzie dzwonił.

2) Jeżeli odległość najbliższej przeszkody jest mniejsza lub równa 50 cm, ale większa niż 25 cm. Następnie zapali się pierwsza dioda LED, a brzęczyk wyda dźwięk z opóźnieniem 250 ms.

3) Jeżeli odległość najbliższej przeszkody jest mniejsza lub równa 25 cm, ale większa niż 10 cm. Następnie zaświeci się pierwsza i druga dioda LED, a brzęczyk wyda sygnał dźwiękowy z opóźnieniem 50 ms.

4) A jeśli odległość najbliższej przeszkody jest mniejsza niż 10 cm. Następnie wszystkie trzy diody LED zaświecą się, a brzęczyk wyda ciągły dźwięk.

W ten sposób projekt wykryje odległość i poda różne wskazania w zależności od zakresu odległości.

Mam nadzieję, że podobał Ci się samouczek.