Измерване на разстояние с помощта на ултразвуков сензор и arduino

Ултразвуковите сензори са чудесни инструменти за измерване на разстояние и откриване на обекти без никакъв действителен контакт с физическия свят. Използва се в няколко приложения, като например за измерване на нивото на течността, проверка на близостта и още по-популярно в автомобилите, за да подпомогне системите за самостоятелно паркиране или срещу сблъсък. Преди това ние също така изградихме много проекти за ултразвуков сензор, като детектиране на нивото на водата, ултразвуков радар и др. Това е ефективен начин за точно измерване на малки разстояния. В този проект използвахме ултразвуковия сензор HC-SR04 с Arduino за определяне на разстоянието на препятствие от сензора. Основният принцип на ултразвуковото измерване на разстоянието се основава на ECHO. Когато звуковите вълни се предават в околната среда, вълните се връщат обратно към изхода като ECHO след удряне по препятствието. Така че трябва само да изчислим времето за пътуване и на двата звука означава изходящо време и време за връщане към изхода след удара по препятствието. Тъй като скоростта на звука ни е известна, след известно изчисление можем да изчислим разстоянието. Ще използваме същата техника за този проект за измерване на разстоянието на Arduino, така че нека да започнем.

Използвани компоненти

1. Arduino Uno или Pro Mini
2. Ултразвуков сензорен модул
3. 16x2 LCD
4. Мащаб
5. Дъска за хляб
6. 9 волта батерия
7. Свързващи проводници

Ултразвуков сензорен модул

Има много видове Arduino датчици за разстояние, но в този проект ние използвахме HC-SR04 за измерване на разстоянието в диапазон от 2cm-400cm с точност до 3mm. Сензорният модул се състои от ултразвуков предавател, приемник и контролна верига. Принципът на работа на ултразвуковия сензор е както следва:

1. Сигнал от високо ниво се изпраща за 10us с помощта на Trigger.
2. Модулът изпраща осем 40 KHz сигнала автоматично и след това разпознава дали импулсът е получен или не.
3. Ако сигналът е получен, той е през високо ниво. Времето с голяма продължителност е времевата разлика между изпращането и приемането на сигнала.

Разстояние = (Време x Скорост на звука във въздуха (340 m / s)) / 2

Диаграма на времето

Модулът работи върху природния феномен на ECHO на звука. Изпраща се импулс за около 10us, за да задейства модула. След което модулът автоматично изпраща 8 цикъла от 40 KHz ултразвуков сигнал и проверява ехото му. Сигналът след удар с препятствие се връща обратно и се улавя от приемника. По този начин разстоянието на препятствието от сензора просто се изчислява по формулата, дадена като

Разстояние = (време х скорост) / 2.

Тук сме разделили произведението на скоростта и времето на 2, защото времето е общото време, необходимо за достигане на препятствието и връщане обратно. По този начин времето за достигане на препятствие е само половината от общото време.

Схема и обяснение на ултразвуков сензор Arduino

Схемата на ардуино и ултразвуков сензор е показана по-горе за измерване на разстоянието. Във верижни връзки щифтовете на спусъка и ехото на ултразвуковия сензор са директно свързани към щифтове 18 (A4) и 19 (A5) на arduino. LCD 16x2 е свързан с arduino в 4-битов режим. Контролният пин RS, RW и En са директно свързани към arduino пин 2, GND и 3. А пинът за данни D4-D7 е свързан към 4, 5, 6 и 7 на arduino.

На първо място трябва да задействаме ултразвуковия сензорен модул за предаване на сигнал чрез arduino и след това да изчакаме получаването на ECHO. Arduino отчита времето между задействането и получената ECHO. Знаем, че скоростта на звука е около 340 м / сек. така че можем да изчислим разстоянието с помощта на дадената формула:

Разстояние = (време за пътуване / 2) * скорост на звука

Където скоростта на звука е около 340 м в секунда.

16x2 LCD се използва за показване на разстояние.

Открийте повече за работата на проекта за измерване на разстояние в този урок: Измерване на разстояние с помощта на ултразвуков сензор и AVR микроконтролер.

Код за ултразвуков сензор Arduino за измерване на разстояние

Пълният код за този ултразвуков проект за измерване на разстоянието е даден в долната част на тази страница. В кода четем времето с помощта на pulseIn (pin). След това извършете изчисления и изведете резултата на 16x2 LCD с помощта на подходящи функции.