Mesura de distància mitjançant sensor ultrasònic i arduino

Els sensors d’ultrasons són excel·lents eines per mesurar la distància i detectar objectes sense cap contacte real amb el món físic. S'utilitza en diverses aplicacions, com per mesurar el nivell de líquid, comprovar la proximitat i encara més popularment en automòbils per ajudar en sistemes d'aparcament o anti-col·lisió. Anteriorment, també hem construït molts projectes de sensors ultrasònics com la detecció del nivell de l'aigua, el radar ultrasònic, etc. Aquesta és una manera eficient de mesurar distàncies petites amb precisió. En aquest projecte, hem utilitzat el sensor d’ultrasons HC-SR04 amb Arduino per determinar la distància d’un obstacle del sensor. El principi bàsic de la mesura de distància per ultrasons es basa en ECHO. Quan les ones sonores es transmeten a l’entorn, les ones tornen a l’origen com a ECHO després de copejar l’obstacle. Per tant, només hem de calcular el temps de viatge d’ambdós sons: el temps de sortida i el temps de retorn a l’origen després de copejar l’obstacle. Com que la velocitat del so és coneguda per nosaltres, després d'alguns càlculs podem calcular la distància. Utilitzarem aquesta mateixa tècnica per a aquest projecte de mesura de distància Arduino, així que comencem.

Components utilitzats

1. Arduino Uno o Pro Mini
2. Mòdul de sensor ultrasònic
3. LCD de 16x2
4. Escala
5. Taula de pa
6. Bateria de 9 volts
7. Connexió de cables

Mòdul de sensor ultrasònic

Hi ha molts tipus de sensors de distància Arduino, però en aquest projecte hem utilitzat l’ HC-SR04 per mesurar la distància entre 2cm-400cm amb una precisió de 3mm. El mòdul sensor està format per un transmissor, receptor i circuit de control per ultrasons. El principi de funcionament del sensor d'ultrasons és el següent:

1. El senyal d’alt nivell s’envia durant 10us mitjançant Trigger.
2. El mòdul envia vuit senyals de 40 KHz automàticament i, a continuació, detecta si es rep o no pols.
3. Si es rep el senyal, passarà per un nivell alt. El temps d’alta durada és el interval de temps entre l’enviament i la recepció del senyal.

Distància = (Temps x Velocitat del so a l’aire (340 m / s)) / 2

Diagrama de temps

El mòdul treballa sobre el fenomen natural de RESSCH del so. S’envia un pols durant uns 10us per activar el mòdul. Després, el mòdul envia automàticament 8 cicles de senyal d'ultrasons de 40 KHz i en comprova el ressò. El senyal després de copejar amb un obstacle torna enrere i és capturat pel receptor. Així, la distància de l'obstacle al sensor es calcula simplement mitjançant la fórmula donada com

Distància = (temps x velocitat) / 2.

Aquí hem dividit el producte de la velocitat i el temps per 2 perquè el temps és el temps total que es va trigar a arribar a l’obstacle i a tornar enrere. Per tant, el temps per arribar a l'obstacle és només la meitat del temps total que es triga.

Diagrama i explicació del circuit Arduino del sensor ultrasònic

El diagrama de circuits per al sensor d’ arduino i ultrasons es mostra a la part superior per mesurar la distància. En connexions de circuits, els pins "activadors" i "eco" del mòdul del sensor ultrasònic estan connectats directament als pins 18 (A4) i 19 (A5) d'arduino. Una pantalla LCD de 16x2 està connectada amb arduino en mode de 4 bits. Els pins de control RS, RW i En estan connectats directament al pin 2 d’arduino, GND i 3. I el pin de dades D4-D7 està connectat a 4, 5, 6 i 7 d’arduino.

Primer de tot, hem d’activar el mòdul del sensor d’ultrasons per transmetre el senyal mitjançant arduino i després esperar a rebre ECHO. Arduino llegeix el temps transcorregut entre el desencadenament i l'ECHO rebut. Sabem que la velocitat del so ronda els 340 m / s. de manera que podem calcular la distància utilitzant la fórmula donada:

Distància = (temps de recorregut / 2) * velocitat del so

On la velocitat del so al voltant dels 340 m per segon.

S'utilitza una pantalla LCD de 16x2 per mostrar la distància.

Trobareu més informació sobre el funcionament del projecte de mesura de distància en aquest tutorial: Mesura de distància mitjançant sensor ultrasònic i microcontrolador AVR.

Codi del sensor ultrasònic Arduino per a la mesura de distància

El codi complet d’aquest projecte de mesura de distància per ultrasons es dóna a la part inferior d’aquesta pàgina. Al codi llegim el temps mitjançant pulseIn (pin). A continuació, realitzeu càlculs i visualitzeu el resultat a la pantalla LCD de 16x2 mitjançant les funcions adequades.