Prepojovací ultrazvukový merací modul HC-SR04 s Arduino: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Hej, čo sa deje, chlapci! Akarsh tu z CETech.

Tento môj projekt je trochu jednoduchší, ale zábavný ako ostatné projekty. V tomto projekte sa chystáme prepojiť modul ultrazvukového senzora vzdialenosti HC-SR04. Tento modul funguje tak, že generuje ultrazvukové zvukové vlny, ktoré sú mimo počuteľný rozsah ľudí, a zo zdržania medzi prenosom a príjmom generovanej vlny sa vypočíta vzdialenosť.

Tu prepojíme tento snímač s Arduino a pokúsime sa napodobniť systém parkovacieho asistenta, ktorý podľa vzdialenosti od prekážky za chrbtom generuje rôzne zvuky a podľa vzdialenosti rozsvieti aj rôzne diódy LED.

Prejdime teda teraz k zábavnej časti.

Krok 1: Vyrobte si DPS pre svoje projekty

Musíte sa pozrieť na PCBWAY a objednať si lacné PCB online!

Dostanete 10 kvalitných dosiek plošných spojov vyrobených a dodaných za nízky poplatok. Pri prvej objednávke získate tiež zľavu na poštovné. Nahrajte svoje súbory Gerber na PCBWAY, aby boli vyrobené v dobrej kvalite a s rýchlym obratom. Vyskúšajte ich online funkciu prehliadača Gerber. Za body za odmenu môžete zadarmo získať veci z ich darčekového obchodu.

Krok 2: O ultrazvukovom meriacom module HC-SR04

Ultrazvukový senzor (alebo prevodník) funguje na rovnakých princípoch ako radarový systém. Ultrazvukový senzor dokáže premieňať elektrickú energiu na akustické vlny a naopak. Signál akustickej vlny je ultrazvuková vlna pohybujúca sa nad frekvenciou nad 18 kHz. Slávny ultrazvukový senzor HC SR04 generuje ultrazvukové vlny na frekvencii 40 kHz. Tento modul má 4 piny, ktorými sú Echo, Trigger, Vcc a GND

Na komunikáciu s ultrazvukovým senzorom sa spravidla používa mikrokontrolér. Na začatie merania vzdialenosti odosiela mikrokontrolér spúšťací signál do ultrazvukového senzora. Pracovný cyklus tohto spúšťacieho signálu je 10 µS pre ultrazvukový snímač HC-SR04. Keď je spustený, ultrazvukový senzor generuje osem akustických (ultrazvukových) vlnových impulzov a spustí počítadlo času. Akonáhle je prijatý odrazený (echo) signál, časovač sa zastaví. Výstupom ultrazvukového senzora je vysoký impulz s rovnakým trvaním ako časový rozdiel medzi vysielanými ultrazvukovými impulzmi a prijatým signálom ozveny.

Mikrokontrolér interpretuje časový signál na vzdialenosť pomocou nasledujúcej funkcie:

Vzdialenosť (cm) = Šírka impulzu ozveny (mikrosekundy)/58

Vzdialenosť je teoreticky možné vypočítať pomocou vzorca na meranie TRD (čas/rýchlosť/vzdialenosť). Pretože vypočítaná vzdialenosť je vzdialenosť prejdená od ultrazvukového prevodníka k objektu-a späť k meniču-ide o obojsmernú jazdu. Rozdelením tejto vzdialenosti na 2 môžete určiť skutočnú vzdialenosť od prevodníka k objektu. Ultrazvukové vlny sa pohybujú rýchlosťou zvuku (343 m/s pri 20 ° C). Vzdialenosť medzi objektom a snímačom je polovicou vzdialenosti, ktorú prejde zvuková vlna, a je možné ju vypočítať pomocou nasledujúcej funkcie:

Vzdialenosť (cm) = (čas x rýchlosť zvuku)/2

Krok 3: Vykonajte pripojenia

Pre tento krok sú požadované materiály - Arduino UNO, modul ultrazvukového senzora vzdialenosti HC -SR04, LED diódy, piezoelektrický bzučiak, prepojovacie káble

Pripojenia je potrebné vykonať v nasledujúcich krokoch:

1) Pripojte echo pin senzora k GPIO pinu 11 Arduina, spúšťací kolík senzora k senzoru ku GPIO pinu 12 Arduino UNO a Vcc a GND piny senzora k 5V a GND Arduina.

2) Vezmite 3 LED diódy a pripojte katódy (spravidla dlhšiu nohu) LED k pinom GPIO 9, 8 a 7 Arduina. Pripojte anódu (spravidla kratšiu nohu) týchto LED k GND.

3) Vezmite piezový bzučiak. Pripojte jeho kladný kolík k pinu GPIO 10 Arduina a záporný kolík k GND.

A týmto spôsobom sa realizujú prepojenia projektu. Teraz pripojte Arduino k počítaču a pokračujte ďalšími krokmi.

Krok 4: Kódovanie modulu Arduino UNO

V tomto kroku sa chystáme nahrať kód do nášho Arduino UNO, aby sme zmerali vzdialenosť akejkoľvek prekážky v okolí a podľa tejto vzdialenosti zazvonil a rozsvietil diódy LED. Údaje o vzdialenosti môžeme vidieť aj na sériovom monitore. Kroky, ktoré treba dodržať, sú tieto:

1) Odtiaľ sa presuňte do úložiska projektu GitHub.

2) V úložisku Github uvidíte súbor s názvom „sketch_sep03a.ino“. Toto je kód projektu. Otvorte tento súbor a skopírujte kód, ktorý je v ňom zapísaný.

3) Otvorte IDE Arduino a vyberte správnu dosku a port COM.

4) Vložte kód do svojho Arduino IDE a nahrajte ho na dosku Arduino UNO.

A týmto spôsobom je tiež vykonaná kódovacia časť pre tento projekt.

Krok 5: Čas hrať !

Hneď ako sa kód nahrá, môžete otvoriť sériový monitor a zobraziť namerané vzdialenosti z modulu ultrazvukového senzora, ktoré sa po pevnom intervale stále aktualizujú. Pred ultrazvukový modul môžete postaviť prekážku a sledovať zmenu v zobrazenom údaji. Okrem hodnôt uvedených na sériovom monitore budú diódy LED a bzučiak pripojené k bzučiaku tiež indikovať prekážku v rôznych rozsahoch nasledovne:

1) Ak je vzdialenosť najbližšej prekážky väčšia ako 50 cm. Všetky diódy LED budú v stave VYPNUTÉ a bzučiak tiež nebude zvoniť.

2) Ak je vzdialenosť najbližšej prekážky menšia alebo rovná 50 cm, ale väčšia ako 25 cm. Potom sa rozsvieti prvá LED dióda a bzučiak vydá pípnutie s oneskorením 250 ms.

3) Ak je vzdialenosť najbližšej prekážky menšia alebo rovná 25 cm, ale väčšia ako 10 cm. Potom sa rozsvieti prvá a druhá LED dióda a bzučiak vydá zvukový signál s oneskorením 50 ms.

4) A ak je vzdialenosť najbližšej prekážky menšia ako 10 cm. Potom sa rozsvietia všetky tri diódy LED a bzučiak vydá nepretržitý zvuk.

Týmto spôsobom bude tento projekt snímať vzdialenosť a poskytovať rôzne indikácie podľa rozsahu vzdialenosti.

Dúfam, že sa vám návod páčil.