Interfacing Ultrasonic Ranging Module HC-SR04 With Arduino: 5 Steps

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Γεια, τι συμβαίνει, παιδιά! Akarsh εδώ από το CETech.

Αυτό το έργο μου είναι λίγο πιο απλό αλλά τόσο διασκεδαστικό όσο τα άλλα έργα. Σε αυτό το έργο, πρόκειται να διασυνδέσουμε μια μονάδα αισθητήρα απόστασης υπερήχων HC-SR04. Αυτή η ενότητα λειτουργεί δημιουργώντας υπερηχητικά ηχητικά κύματα που βρίσκονται εκτός του ακουστικού εύρους των ανθρώπων και από την καθυστέρηση μεταξύ της μετάδοσης και της λήψης του δημιουργούμενου κύματος υπολογίζεται η απόσταση.

Εδώ θα διασυνδέσουμε αυτόν τον αισθητήρα με το Arduino και θα προσπαθήσουμε να μιμηθούμε ένα σύστημα βοηθού στάθμευσης που ανάλογα με την απόσταση από το εμπόδιο πίσω παράγει διαφορετικούς ήχους και επίσης ανάβει διαφορετικά LED ανάλογα με την απόσταση.

Πάμε λοιπόν στο διασκεδαστικό κομμάτι τώρα.

Βήμα 1: Αποκτήστε PCB για τα κατασκευασμένα έργα σας

Πρέπει να ελέγξετε το PCBWAY για να παραγγείλετε ηλεκτρονικά PCB φθηνά!

Παίρνετε 10 καλής ποιότητας PCB που κατασκευάζονται και αποστέλλονται στο κατώφλι σας φθηνά. Θα λάβετε επίσης έκπτωση στα μεταφορικά στην πρώτη σας παραγγελία. Ανεβάστε τα αρχεία Gerber στο PCBWAY για να τα κατασκευάσετε με καλή ποιότητα και γρήγορο χρόνο ολοκλήρωσης. Ελέγξτε τη διαδικτυακή λειτουργία Gerber viewer. Με πόντους ανταμοιβής, μπορείτε να λάβετε δωρεάν πράγματα από το κατάστημα δώρων τους.

Βήμα 2: Σχετικά με το HC-SR04 Ultrasonic Ranging Module

Ο αισθητήρας υπερήχων (ή μετατροπέας) λειτουργεί στις ίδιες αρχές με το σύστημα ραντάρ. Ένας υπερηχητικός αισθητήρας μπορεί να μετατρέψει την ηλεκτρική ενέργεια σε ακουστικά κύματα και αντίστροφα. Το σήμα ακουστικού κύματος είναι ένα υπερηχητικό κύμα που ταξιδεύει σε συχνότητα άνω των 18kHz. Ο διάσημος αισθητήρας υπερήχων HC SR04 παράγει κύματα υπερήχων σε συχνότητα 40kHz. Αυτή η ενότητα έχει 4 ακίδες που είναι Echo, Trigger, Vcc και GND

Συνήθως, ένας μικροελεγκτής χρησιμοποιείται για επικοινωνία με έναν υπερηχητικό αισθητήρα. Για να ξεκινήσει η μέτρηση της απόστασης, ο μικροελεγκτής στέλνει ένα σήμα σκανδάλης στον αισθητήρα υπερήχων. Ο κύκλος λειτουργίας αυτού του σήματος σκανδάλης είναι 10 μS για τον αισθητήρα υπερήχων HC-SR04. Όταν ενεργοποιηθεί, ο αισθητήρας υπερήχων δημιουργεί οκτώ ακουστικές (υπερηχητικές) εκρήξεις κυμάτων και ξεκινά έναν μετρητή χρόνου. Μόλις ληφθεί το ανακλώμενο σήμα (ηχώ), ο χρονοδιακόπτης σταματά. Η έξοδος του υπερηχητικού αισθητήρα είναι ένας μεγάλος παλμός με την ίδια διάρκεια με τη χρονική διαφορά μεταξύ των εκπεμπόμενων υπερηχητικών ριπών και του ληφθέντος ηχητικού σήματος.

Ο μικροελεγκτής ερμηνεύει το σήμα ώρας σε απόσταση χρησιμοποιώντας την ακόλουθη συνάρτηση:

Απόσταση (cm) = Echo Pulse Width (microseconds)/58

Θεωρητικά, η απόσταση μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο μέτρησης TRD (χρόνος/ρυθμός/απόσταση). Δεδομένου ότι η υπολογιζόμενη απόσταση είναι η απόσταση που διανύθηκε από τον υπερηχητικό μορφοτροπέα στο αντικείμενο-και πίσω στον μορφοτροπέα-είναι ένα ταξίδι δύο κατευθύνσεων. Διαχωρίζοντας αυτήν την απόσταση με 2, μπορείτε να προσδιορίσετε την πραγματική απόσταση από τον μορφοτροπέα στο αντικείμενο. Τα υπερηχητικά κύματα ταξιδεύουν με την ταχύτητα του ήχου (343 m/s στους 20 ° C). Η απόσταση μεταξύ του αντικειμένου και του αισθητήρα είναι η μισή απόσταση που διανύει το ηχητικό κύμα και μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την παρακάτω συνάρτηση:

Απόσταση (cm) = (χρόνος που απαιτείται x ταχύτητα ήχου)/2

Βήμα 3: Εκτέλεση των συνδέσεων

Για αυτό το βήμα, τα απαιτούμενα υλικά είναι - Arduino UNO, μονάδα αισθητήρα υπερηχητικής απόστασης HC -SR04, LED, Piezo Buzzer, καλώδια βραχυκυκλωτήρων

Οι συνδέσεις πρέπει να γίνουν στα ακόλουθα βήματα:

1) Συνδέστε το Echo Pin του αισθητήρα στο GPIO Pin 11 του Arduino, το Trigger Pin του αισθητήρα στον αισθητήρα στο GPIO Pin 12 του Arduino UNO και τα Vcc και GND Pins του αισθητήρα στα 5V και GND του Arduino.

2) Πάρτε 3 LED και συνδέστε τις καθόδους (γενικά το μακρύτερο πόδι) των LED στις καρφίτσες GPIO 9, 8 και 7 του Arduino αντίστοιχα. Συνδέστε την άνοδο (γενικά το μικρότερο πόδι) αυτών των LED με το GND.

3) Πάρτε το πιεζοηχητικό βομβητή. Συνδέστε τη θετική της καρφίτσα με την καρφίτσα GPIO 10 του Arduino και την αρνητική ακίδα με το GND.

Και με αυτόν τον τρόπο, γίνονται οι συνδέσεις του έργου. Τώρα συνδέστε το Arduino στον υπολογιστή σας και προχωρήστε στα επόμενα βήματα.

Βήμα 4: Κωδικοποίηση της μονάδας Arduino UNO

Σε αυτό το βήμα, πρόκειται να ανεβάσουμε τον κώδικα στο Arduino UNO για να μετρήσουμε την απόσταση οποιουδήποτε κοντινού εμποδίου και σύμφωνα με αυτήν την απόσταση να ακούγεται ο βομβητής και να ανάβουν τα LED. Μπορούμε επίσης να δούμε τις ενδείξεις απόστασης στο Serial Monitor. Τα βήματα που πρέπει να ακολουθηθούν είναι:

1) Μεταβείτε στο αποθετήριο GitHub του έργου από εδώ.

2) Στο αποθετήριο Github, θα δείτε ένα αρχείο με το όνομα "sketch_sep03a.ino". Αυτός είναι ο κώδικας για το έργο. Ανοίξτε αυτό το αρχείο και αντιγράψτε τον κωδικό που είναι γραμμένος σε αυτό.

3) Ανοίξτε το Arduino IDE και επιλέξτε τη σωστή πλακέτα και τη θύρα COM.

4) Επικολλήστε τον κωδικό στο Arduino IDE και ανεβάστε τον στον πίνακα Arduino UNO.

Και με αυτόν τον τρόπο, γίνεται και το τμήμα κωδικοποίησης για αυτό το έργο.

Βήμα 5: Timeρα για παιχνίδι

Μόλις ανέβει ο κώδικας, μπορείτε να ανοίξετε τη Σειριακή οθόνη για να δείτε τις ενδείξεις της απόστασης από τη μονάδα αισθητήρα υπερήχων, οι ενδείξεις συνεχίζουν να ενημερώνονται μετά από ένα σταθερό διάστημα. Μπορείτε να βάλετε κάποιο εμπόδιο μπροστά στη μονάδα υπερήχων και να παρατηρήσετε την αλλαγή στην ένδειξη που εμφανίζεται εκεί. Εκτός από τις ενδείξεις που εμφανίζονται στην σειριακή οθόνη, οι λυχνίες LED και ο βομβητής που συνδέονται με το βομβητή θα υποδεικνύουν επίσης ένα εμπόδιο σε διαφορετικές περιοχές, ως εξής:

1) Εάν η απόσταση του πλησιέστερου εμποδίου είναι μεγαλύτερη από 50 cm. Όλα τα LED θα είναι σε κατάσταση OFF και ο βομβητής δεν θα χτυπήσει.

2) Εάν η απόσταση του πλησιέστερου εμποδίου είναι μικρότερη ή ίση με 50 cm αλλά μεγαλύτερη από 25 cm. Στη συνέχεια, θα ανάψει το πρώτο LED και ο βομβητής θα δημιουργήσει έναν ήχο μπιπ με καθυστέρηση 250 ms.

3) Εάν η απόσταση του πλησιέστερου εμποδίου είναι μικρότερη ή ίση με 25 cm αλλά μεγαλύτερη από 10 cm. Στη συνέχεια, θα ανάψει το πρώτο και το δεύτερο LED και ο βομβητής θα δημιουργήσει έναν ήχο μπιπ με καθυστέρηση 50 ms.

4) Και αν η απόσταση του πλησιέστερου εμποδίου είναι μικρότερη από 10 cm. Τότε θα ανάψουν και τα τρία LED και ο βομβητής θα κάνει έναν συνεχή ήχο.

Με αυτόν τον τρόπο, αυτό το έργο θα ανιχνεύσει την απόσταση και θα δώσει διαφορετικές ενδείξεις ανάλογα με το εύρος απόστασης.

Ελπίζω να σας άρεσε το σεμινάριο.