HC-SR04 - так называецца адзін з самых папулярных ультрагукавых датчыкаў. Ён выкарыстоўваецца для вымярэння адлегласці праз выпраменьванне высокачашчынныя гукавыя хвалі. У гэтым пасце мы растлумачым усе дэталі яго працы.
Гэта мадэль, якая знойдзена прысутнічае ў шматлікіх праектах, створаных праз электронную платформу з адкрытым зыходным кодам Arduino. Ёсць шмат прычын, якія тлумачаць яго поспех: яго нізкае энергаспажыванне (менавіта таму ён з'яўляецца ідэальным датчыкам для прылад з батарэйным харчаваннем), лёгкае падключэнне і адносна танны.
Як працуюць ультрагукавыя датчыкі
Каб зразумець, як працуе датчык HC-SR04, трэба спачатку ведаць што такое ультрагукавыя датчыкі (таксама вядомы як ультрагукавыя датчыкі). Гэта дэтэктары набліжэння, здольныя выяўляць аб'екты на рознай адлегласці.
Па сутнасці, датчык выдае гук і вымярае час, неабходны для таго, каб выпраменьваны сігнал ударыў аб'ект і вярнуўся. На тэхнічным жаргоне выпраменьваная хваля называецца «трыгер», а адлюстраваная хваля — «рэха».
Гэта дазваляе выконваць а разлік адлегласці з вельмі высокай ступенню дакладнасці. Такім чынам, такія датчыкі, як HC-SR04, могуць выяўляць аб'екты рознай формы, цвёрдыя ці вадкія.
Надзвычайная ступень дакладнасці ультрагукавых датчыкаў шмат у чым абумоўлена función de aprendizaje што яны звычайна ўключаюць у сябе. Трэба сказаць, што гэты тып датчыкаў забяспечвае надзейныя вынікі толькі ў асяроддзі з прысутнасцю паветра. Яны не могуць працаваць у вакууме, таму што для распаўсюджвання гуку патрабуецца асяроддзе.
Адным са слабых месцаў гэтых датчыкаў з'яўляецца тое, што яны не могуць нічога супрацьпаставіць глухія зоны, гэта значыць прамежкі паміж адчувальнай часткай дэтэктара і мінімальным дыяпазонам.
Чаму мы не чуем ультрагук? El oído humano Ён здольны выяўляць толькі гукавыя хвалі, якія вібруюць у дыяпазоне прыблізна ад 20 разоў да 20.000 20 разоў у секунду. Аднак ультрагук мае частату больш за 000 XNUMX Гц, што робіць яго зусім нячутным для нас.
Падрабязнасці абсталявання HC-SR04
Ультрагукавой датчык адлегласці HC-SR04 Ён складаецца з двух ультрагукавых пераўтваральнікаў. Першы з іх выконвае ролю перадатчыка, а другі - прымача. Ён прылада адпраўкі Пераўтварае электрычны сігнал у ультрагукавыя гукавыя імпульсы частатой 40 кГц. Са свайго боку, ст прыёмная прылада Ён «праслухоўвае» перадаваныя імпульсы і генеруе выхадны імпульс, шырыня якога прапарцыйная адлегласці аб'екта, ад якога сігнал адскочыў.
Прылада мае чатыры кантакту:
- VCC, для харчавання ультрагукавога датчыка HC-SR04 (у а Ардуіна, можна падключыць да выхаду 5 В).
- Trig (Trigger або трыгер), для запуску імпульсаў ультрагуку.
- Рэха. Гэты штыфт застаецца ВЫСОКІМ, пакуль датчык не атрымае рэха, пасля чаго ён становіцца нізкім.
- GND або штыфт зямлі.
Гэты датчык забяспечвае высокая ступень надзейнасці ў дыяпазоне ад 2 см да 40 метраў. Гаворка ідзе аб хібнасці максімум 3 мм. Праўда ў тым, што гэта зусім нядрэнна.
На вялікіх адлегласцях яго дакладнасць паступова зніжаецца, а на адлегласцях менш за 2 см узнікае праблема мёртвых зон, пра якую мы гаварылі раней. Дакладнасць таксама можа быць ніжэйшай пры высокіх тэмпературах або празмернай вільготнасці.
Яшчэ адна цікавая асаблівасць - пры працы ад 5 В, можа быць падлучаны непасрэдна без праблем да Arduino або любога іншага падобнага лагічнага мікракантролера. Таксама ў гэтым сэнсе трэба ацаніць яго кампактныя памеры: 45 х 20 х 15 мм.
Аперацыя і разлік адлегласці
Вось як працуе ультрагукавой датчык HC-SR04, тлумачыцца вельмі проста:
- Выпраменьвальнік або трыгер перадае ультрагукавой выбух з васьмі імпульсаў з частатой 40 кГц (Іх восем, каб было лягчэй адрозніць перадаваныя імпульсы ад навакольнага шуму).
- Адразу пасля эфіру, штыфт рэха пераходзіць у становішча HIGH каб пачаць рэха-сігнал.
- Калі адлюстраваны сігнал вяртаецца, штыфт рэха становіцца нізкім.*
(*) Калі сігнал не сутыкаецца з перашкодамі ў дыяпазоне датчыка, рэха не прымаецца.
Модуль кіравання HC-SR04 здольны разлічыць адлегласць па дадзеных, атрыманых праз выпраменьванне сігналу і яго рэха. На самай справе, гэта так жа проста, як прымяніць простую фізічную формулу якім нас усіх вучылі ў школьныя гады (гл. малюнак вышэй).
Выснова
Ультрагукавой датчык HC-SR04 выдатны варыянт для праектаў на аснове Arduino, накіраваных на вымярэнне адлегласці і выяўленне аб'ектаў. Яго вялікімі вартасцямі з'яўляюцца простая, але эфектыўная эксплуатацыя (калі мы гаворым пра кароткія адлегласці), а таксама кошт, каля 10-12 еўра.
Рэдактар, які спецыялізуецца на тэхналогіях і пытаннях Інтэрнэту з больш чым дзесяцігадовым вопытам работы ў розных лічбавых медыя. Я працаваў рэдактарам і стваральнікам кантэнту для кампаній па электроннай камерцыі, камунікацыі, інтэрнэт-маркетынгу і рэкламе. Я таксама пісаў на вэб-сайтах па эканоміцы, фінансах і іншых галінах. Мая праца таксама маё захапленне. Цяпер праз мае артыкулы ў Tecnobits, я стараюся даследаваць усе навіны і новыя магчымасці, якія кожны дзень прапануе нам свет тэхналогій, каб палепшыць наша жыццё.