Távolságmérés ultrahangos érzékelő és arduino segítségével

Az ultrahangos érzékelők nagyszerű eszközök a távolság mérésére és a tárgyak észlelésére a fizikai világgal való tényleges kapcsolat nélkül. Számos alkalmazásban használják, például folyadékszint mérésében, a közelség ellenőrzésében és még népszerűbb gépjárművekben az önparkoló vagy ütközésgátló rendszerek elősegítésére. Korábban számos ultrahangos érzékelő projektet is építettünk, például vízszint-érzékelőt, ultrahangos radart stb. Ez hatékony módszer a kis távolságok pontos mérésére. Ebben a projektben a HC-SR04 ultrahangos érzékelőt használtuk az Arduinóval hogy meghatározzuk az akadály távolságát az érzékelőtől. Az ultrahangos távolságmérés alapelve az ECHO-n alapul. Amikor a hanghullámok átkerülnek a környezetbe, a hullámok visszatérnek az origóhoz, mint ECHO, miután az akadályra ütköznek. Tehát csak mindkét hang utazási idejét kell kiszámítanunk, ami azt jelenti, hogy kimenő és visszatérő idő származik az akadályba ütközés után. Mivel a hang sebessége ismeretes számunkra, némi számítás után kiszámíthatjuk a távolságot. Ugyanezt a technikát fogjuk használni ehhez az Arduino távolságmérési projekthez, így kezdjük.

Használt alkatrészek

1. Arduino Uno vagy Pro Mini
2. Ultrahangos érzékelő modul
3. 16x2 LCD
4. Skála
5. Kenyérlap
6. 9 voltos akkumulátor
7. Csatlakozó vezetékek

Ultrahangos érzékelő modul

Az Arduino távolságérzékelőknek sokféle típusa van, de ebben a projektben a HC-SR04-et használtuk a 2–400 cm közötti távolság 3 mm-es pontossággal történő mérésére. Az érzékelő modul ultrahangos adóból, vevőből és vezérlő áramkörből áll. Az ultrahangos érzékelő működési elve a következő:

1. A Trigger segítségével magas szintű jelet küld 10us-ra.
2. A modul nyolc 40 KHz-es jelet küld automatikusan, majd érzékeli, hogy érkezik-e impulzus vagy sem.
3. Ha a jel érkezik, akkor az magas szinten történik. A nagy időtartamú idő a jel küldése és fogadása között eltelt idő.

Távolság = (Idő x Hangsebesség levegőben (340 m / s)) / 2

Időzítési diagram

A modul az ECHO hang természetes jelenségén dolgozik. Körülbelül 10 us impulzus érkezik a modul elindításához. Ezt követően a modul 8 ciklust küld 40 KHz-es ultrahangjelből, és ellenőrzi annak visszhangját. Az akadálytalanság után a jel visszatér, és a vevő rögzíti. Így az akadály távolságát az érzékelőtől egyszerűen a következő képlettel számoljuk ki

Távolság = (idő x sebesség) / 2.

Itt a sebesség és az idő szorzatát elosztottuk 2-vel, mert az idő az akadály teljes eléréséhez és a visszatéréshez szükséges összes idő. Így az akadály elérésének ideje csak a teljes idő fele.

Ultrahangos érzékelő Arduino áramkör diagramja és magyarázata

A távolság mérésére az arduino és az ultrahangos érzékelő kapcsolási rajza látható fent. Az áramköri kapcsolatokban az ultrahangos érzékelő modul „ravaszt” és „visszhangot” érintő csapjai közvetlenül csatlakoznak az arduino 18. (A4) és 19. (A5) tűihez. Egy 16x2-es LCD-t 4-bites módban csatlakoztatnak az arduino-hoz. Az RS, RW és En vezérlőcsap közvetlenül csatlakozik az arduino 2, GND és 3 tűhöz. A D4-D7 adatcsatlakozó pedig az arduino 4, 5, 6 és 7 csatlakozóihoz van csatlakoztatva.

Először ki kell indítanunk az ultrahangos érzékelő modult a jel továbbítására az arduino használatával, majd megvárni az ECHO vételét. Arduino leolvassa az indítás és a beérkezett ECHO közötti időt. Tudjuk, hogy a hangsebesség 340 m / s körül mozog. így a megadott képlet segítségével kiszámíthatjuk a távolságot:

Távolság = (utazási idő / 2) * hangsebesség

Ahol a hangsebesség kb. 340m / másodperc.

A távolság kijelzésére egy 16x2-es LCD-t használnak.

Tudjon meg többet a távolságmérési projekt működéséről ebben az oktatóanyagban: Távolságmérés ultrahangos érzékelővel és AVR mikrokontrollerrel.

Arduino ultrahangos érzékelő kódja a távolságméréshez

Ennek az ultrahangos távolságmérési projektnek a teljes kódját az oldal alján találja meg. A kódban a pulseIn (pin) használatával leolvassuk az időt. Ezután végezze el a számításokat és a megjelenített eredményt a 16x2 LCD-n a megfelelő funkciók használatával.