Propojovací ultrazvukový měřicí modul HC-SR04 s Arduino: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:19

Hej, co se děje, lidi! Akarsh sem z CETech.

Tento můj projekt je trochu na jednodušší straně, ale stejně zábavný jako ostatní projekty. V tomto projektu propojíme modul ultrazvukového senzoru vzdálenosti HC-SR04. Tento modul funguje tak, že generuje ultrazvukové zvukové vlny, které jsou mimo slyšitelný rozsah lidských bytostí, a ze zpoždění mezi přenosem a příjmem generované vlny se vypočítá vzdálenost.

Zde propojíme tento senzor s Arduinem a pokusíme se napodobit systém parkovacího asistenta, který podle vzdálenosti od překážky za sebou generuje různé zvuky a také rozsvěcuje různé LED podle vzdálenosti.

Pojďme tedy nyní k zábavné části.

Krok 1: Získejte PCB pro své projekty

Musíte se podívat na PCBWAY a objednat si levné PCB online!

Získáte 10 kvalitních desek plošných spojů vyrobených a levně odeslaných až k vašim dveřím. Při první objednávce získáte také slevu na poštovné. Nahrajte své soubory Gerber na PCBWAY a nechte je vyrábět v dobré kvalitě a s rychlou dobou obratu. Podívejte se na jejich online funkci Gerber Viewer. Za body odměny můžete získat zdarma věci z jejich dárkového obchodu.

Krok 2: O ultrazvukovém měřicím modulu HC-SR04

Ultrazvukový senzor (nebo převodník) pracuje na stejných principech jako radarový systém. Ultrazvukový senzor dokáže přeměnit elektrickou energii na akustické vlny a naopak. Signál akustické vlny je ultrazvuková vlna pohybující se na frekvenci nad 18 kHz. Slavný ultrazvukový senzor HC SR04 generuje ultrazvukové vlny na frekvenci 40 kHz. Tento modul má 4 piny, kterými jsou Echo, Trigger, Vcc a GND

Pro komunikaci s ultrazvukovým senzorem se obvykle používá mikrokontrolér. Pro zahájení měření vzdálenosti vysílá mikrokontrolér spouštěcí signál do ultrazvukového senzoru. Pracovní cyklus tohoto spouštěcího signálu je 10 µS pro ultrazvukový senzor HC-SR04. Po spuštění generuje ultrazvukový senzor osm akustických (ultrazvukových) vlnových impulzů a spustí počítadlo času. Jakmile je přijat odražený (echo) signál, časovač se zastaví. Výstupem ultrazvukového senzoru je vysoký impuls se stejnou dobou trvání jako časový rozdíl mezi vysílanými ultrazvukovými impulsy a přijatým signálem ozvěny.

Mikrokontrolér interpretuje časový signál na vzdálenost pomocí následující funkce:

Vzdálenost (cm) = Šířka pulzu ozvěny (mikrosekundy)/58

Vzdálenost lze teoreticky vypočítat pomocí vzorce měření TRD (čas/rychlost/vzdálenost). Protože vypočítaná vzdálenost je vzdálenost ujetá od ultrazvukového měniče k předmětu-a zpět k měniči-je to obousměrný výlet. Vydělením této vzdálenosti číslem 2 můžete určit skutečnou vzdálenost od snímače k objektu. Ultrazvukové vlny se šíří rychlostí zvuku (343 m/s při 20 ° C). Vzdálenost mezi objektem a senzorem je polovina vzdálenosti, kterou urazí zvuková vlna, a lze ji vypočítat pomocí následující funkce:

Vzdálenost (cm) = (zabraný čas x rychlost zvuku)/2

Krok 3: Provádění připojení

Pro tento krok jsou požadovanými materiály - Arduino UNO, modul ultrazvukového senzoru vzdálenosti HC -SR04, LED diody, piezoelektrický bzučák, propojovací kabely

Připojení se provádí v následujících krocích:

1) Připojte Echo pin senzoru k GPIO Pin 11 Arduina, Trigger Pin senzoru k senzoru k GPIO Pin 12 Arduino UNO a Vcc a GND pinů senzoru k 5V a GND Arduina.

2) Vezměte 3 LED diody a připojte katody (obvykle delší nohu) LED k pinům GPIO Arduino 9, 8 a 7. Připojte anodu (obecně kratší nohu) těchto LED k GND.

3) Vezměte piezoelektrický bzučák. Připojte jeho kladný pin ke kolíku GPIO 10 Arduina a záporný pin k GND.

A tímto způsobem se provádí propojení projektu. Nyní připojte Arduino k počítači a přejděte k dalším krokům.

Krok 4: Kódování modulu Arduino UNO

V tomto kroku nahrajeme kód do našeho Arduino UNO, abychom změřili vzdálenost jakékoli blízké překážky a podle této vzdálenosti zazněl bzučák a rozsvítily se diody LED. Údaje o vzdálenosti můžeme také vidět na sériovém monitoru. Kroky, které je třeba dodržovat, jsou:

1) Odtud se přesuňte do úložiště projektu GitHub.

2) V úložišti Github uvidíte soubor s názvem „sketch_sep03a.ino“. Toto je kód projektu. Otevřete tento soubor a zkopírujte v něm zapsaný kód.

3) Otevřete Arduino IDE a vyberte správnou desku a port COM.

4) Vložte kód do svého Arduino IDE a nahrajte jej na desku Arduino UNO.

A tímto způsobem je také provedena kódovací část pro tento projekt.

Krok 5: Čas hrát

Jakmile se načte kód, můžete otevřít sériový monitor a zobrazit naměřené vzdálenosti z modulu ultrazvukového senzoru, které se po pevně daném intervalu stále aktualizují. Před ultrazvukový modul můžete postavit nějakou překážku a pozorovat změnu zde zobrazené hodnoty. Kromě údajů zobrazených na sériovém monitoru budou LED diody a bzučák připojené k bzučáku také indikovat překážku v různých rozsazích následujícím způsobem:

1) Pokud je vzdálenost nejbližší překážky větší než 50 cm. Všechny LED diody by byly ve vypnutém stavu a bzučák také nezazvonil.

2) Pokud je vzdálenost nejbližší překážky menší nebo rovna 50 cm, ale větší než 25 cm. Poté se rozsvítí první LED a bzučák vydá pípnutí se zpožděním 250 ms.

3) Pokud je vzdálenost nejbližší překážky menší nebo rovna 25 cm, ale větší než 10 cm. Poté se rozsvítí první a druhá LED a bzučák vydá pípnutí se zpožděním 50 ms.

4) A pokud je vzdálenost nejbližší překážky menší než 10 cm. Poté se rozsvítí všechny tři LED diody a bzučák vydá nepřetržitý zvuk.

Tímto způsobem bude tento projekt snímat vzdálenost a poskytovat různé indikace podle rozsahu vzdálenosti.

Snad se vám návod líbil.