In questo articolo, collegheremo il sonar a telemetro ad ultrasuoni HC-SR04 ad Arduino.
Necessario
- -Arduino;
- - sensore ad ultrasuoni HC-SR04;
- - fili di collegamento.
Istruzioni
Passo 1
L'azione del telemetro ad ultrasuoni HC-SR04 si basa sul principio dell'ecolocalizzazione. Emette impulsi sonori nello spazio e riceve un segnale riflesso da un ostacolo. La distanza dall'oggetto è determinata dal tempo di propagazione dell'onda sonora all'ostacolo e ritorno.
L'onda sonora viene attivata applicando un impulso positivo di almeno 10 microsecondi alla gamba TRIG del telemetro. Non appena l'impulso termina, il telemetro emette una raffica di impulsi sonori con una frequenza di 40 kHz nello spazio antistante. Allo stesso tempo, viene lanciato l'algoritmo per determinare il tempo di ritardo del segnale riflesso e un'unità logica appare sulla gamba ECHO del telemetro. Non appena il sensore rileva il segnale riflesso, appare uno zero logico sul pin ECHO. La durata di questo segnale ("Echo delay" in figura) determina la distanza dall'oggetto.
Intervallo di misurazione della distanza del telemetro HC-SR04 - fino a 4 metri con una risoluzione di 0,3 cm Angolo di osservazione - 30 gradi, angolo effettivo - 15 gradi. Il consumo di corrente in modalità standby è di 2 mA, durante il funzionamento - 15 mA.
Passo 2
L'alimentazione del telemetro ad ultrasuoni viene effettuata con una tensione di +5 V. Gli altri due pin sono collegati a qualsiasi porta digitale dell'Arduino, collegheremo a 11 e 12.
Passaggio 3
Ora scriviamo uno schizzo che determini la distanza dall'ostacolo e la invii alla porta seriale. Innanzitutto, impostiamo i numeri dei pin TRIG ed ECHO: questi sono i pin 12 e 11. Quindi dichiariamo il trigger come output ed echo come input. Inizializziamo la porta seriale a 9600 baud. Ad ogni ripetizione del loop(), leggiamo la distanza e la emettiamo alla porta.
La funzione getEchoTiming() genera un impulso di trigger. Crea solo un impulso di corrente di 10 microsecondi, che è un trigger per l'inizio della radiazione da parte del telemetro di un pacchetto sonoro nello spazio. Quindi ricorda il tempo dall'inizio della trasmissione dell'onda sonora all'arrivo dell'eco.
La funzione getDistance() calcola la distanza dall'oggetto. Dal corso di fisica della scuola, ricordiamo che la distanza è uguale alla velocità moltiplicata per il tempo: S = V * t. La velocità del suono nell'aria è di 340 m/s, il tempo in microsecondi che conosciamo è "duratuion". Per ottenere il tempo in secondi, dividi per 1.000.000. Poiché il suono percorre il doppio della distanza - dall'oggetto e viceversa - è necessario dividere la distanza a metà. Quindi risulta che la distanza dall'oggetto S = 34000 cm / sec * durata / 1.000.000 sec / 2 = 1,7 cm / sec / 100, che abbiamo scritto nello schizzo. Il microcontrollore esegue la moltiplicazione più velocemente della divisione, quindi ho sostituito "/100" con l'equivalente "* 0, 01".
Passaggio 4
Inoltre, molte librerie sono state scritte per funzionare con un telemetro ad ultrasuoni. Ad esempio, questo: https://robocraft.ru/files/sensors/Ultrasonic/HC-SR04/ultrasonic-HC-SR04.zip. La libreria viene installata in modo standard: scarica, decomprimi nella directory delle librerie, che si trova nella cartella con l'IDE di Arduino. Successivamente, la libreria può essere utilizzata.
Dopo aver installato la libreria, scriviamo un nuovo sketch. Il risultato del suo lavoro è lo stesso: il monitor della porta seriale mostra la distanza dall'oggetto in centimetri. Se scrivi float dist_cm = ultrasonic. Ranging (INC), nello schizzo, la distanza verrà visualizzata in pollici.
Passaggio 5
Quindi, abbiamo collegato il telemetro ad ultrasuoni HC-SR04 all'Arduino e abbiamo ricevuto i dati da esso in due modi diversi: utilizzando una libreria speciale e senza.
Il vantaggio dell'utilizzo della libreria è che la quantità di codice è notevolmente ridotta e la leggibilità del programma è migliorata, non è necessario approfondire le complessità del dispositivo e puoi utilizzarlo immediatamente. Ma questo è anche lo svantaggio: capisci meno bene come funziona il dispositivo e quali processi si svolgono al suo interno. In ogni caso, quale metodo utilizzare dipende da te.
