HC-SR04 е името на един от най-популярните ултразвукови сензори. Използва се за измерване на разстояния чрез излъчване на високочестотни звукови вълни. В тази публикация обясняваме всички подробности за работата му.
Това е модел, който се намира присъства в множество проекти, създадени чрез електронната платформа с отворен код Arduino. Има много причини, които обясняват успеха му: консумацията му на енергия е ниска (поради което е перфектен сензор за устройства, захранвани от батерии), лесен за свързване и сравнително евтин.
Как работят ултразвуковите сензори
За да разберете как работи сензорът HC-SR04, първо трябва да знаете какво представляват ултразвуковите сензори (известни още като ултразвукови сензори). Това са детектори за близост, способни да откриват обекти на различни разстояния.
По принцип това, което прави сензорът, е да издаде звук и да измери времето, необходимо на излъчения сигнал да удари обект и да се върне. Излъчената вълна се нарича "тригер" на технически жаргон, докато отразената вълна се нарича "ехо".
Това ви позволява да извършвате a изчисляване на разстоянието с много висока степен на точност. По този начин сензори като HC-SR04 могат да откриват обекти с различни форми, независимо дали са твърди или течни.
Изключителната степен на точност на ултразвуковите сензори се дължи до голяма степен на учебна функция които обикновено включват. Трябва да се каже, че този тип сензори предлагат надеждни резултати само в среда с наличие на въздух. Те не могат да работят във вакуум, тъй като звукът се нуждае от среда за разпространение.
Една от слабостите на тези сензори е, че не могат да направят нищо срещу слепи зони, т.е. пространствата между чувствителната част на детектора и минималния обхват.
Защо не можем да чуем ултразвук? El човешко ухо Той е способен да открива само звукови вълни, които вибрират в диапазон от приблизително 20 пъти до 20.000 20 пъти в секунда. Ултразвуците обаче имат честота над 000 XNUMX Hz, което ги прави напълно недоловими за нас.
Подробности за хардуера на HC-SR04
HC-SR04 ултразвуков сензор за разстояние Състои се от два ултразвукови преобразувателя. Първият от тях действа като предавател, а вторият като приемник. той изпращащо устройство Преобразува електрическия сигнал в 40 kHz ултразвукови звукови импулси. От своя страна, приемащо устройство Той "слуша" предаваните импулси и генерира изходен импулс, чиято ширина е пропорционална на разстоянието на обекта, от който е отскочил сигналът.
Устройството има четири пина:
- VCC, за захранване на ултразвуков сензор HC-SR04 (в a Arduino, може да се свърже към изхода 5V).
- тригонометрия (Тригер или тригер), за изстрелване на ултразвукови импулси.
- Ехо. Този щифт остава HIGH, докато сензорът не получи ехо, след което става ниско.
- GND или заземяващ щифт.
Този сензор осигурява висока степен на надеждност в диапазона между 2 см и 40 метра. Говорим за допустима грешка от максимум 3 mm. Истината е, че не е никак лошо.
При по-големи разстояния прецизността му постепенно намалява, докато при разстояния по-малки от 2 см се появява споменатият по-горе проблем с мъртвите зони. Точността може също да бъде по-ниска при условия на околната среда с високи температури или прекомерна влажност.
Друга интересна особеност е, че при работа с 5V, може да се свърже директно без проблеми към Arduino или друг подобен логически микроконтролер. Също така в този смисъл трябва да се оценят неговите компактни размери: 45 x 20 x 15 mm.
Работа и изчисляване на разстояние
Ето как работи ултразвуковият сензор HC-SR04, обяснено много просто:
- Излъчвателят или тригерът предава ултразвуков пакет от осем импулса при 40 kHz (Има осем, за да улесните разграничаването на предаваните импулси от околния шум).
- Веднага след излъчване, щифтът за ехо отива на позиция HIGH за да стартирате ехо сигнала.
- когато отразен сигнал се връща, щифтът на ехото става нисък.*
(*) Ако сигналът не срещне никакви препятствия в обхвата на сензора, няма да бъде получено ехо.
От данните, генерирани чрез излъчването на сигнала и неговото ехо, контролният модул HC-SR04 е в състояние да изчисли разстоянието. Всъщност това е толкова просто, колкото приложете проста формула на физиката на които всички ни учеха в ученическите години (вижте изображението по-горе).
Заключение
Ултразвуковият сензор HC-SR04 е отлична опция за базирани на Arduino проекти, насочени към измерване на разстояние и откриване на обекти. Големите му предимства са неговата работа, проста, но ефективна (стига да говорим за къси разстояния), както и цената му, около 10-12 евро.
Редактор, специализиран в областта на технологиите и интернет, с повече от десет години опит в различни цифрови медии. Работил съм като редактор и създател на съдържание за компании за електронна търговия, комуникации, онлайн маркетинг и реклама. Писал съм и на уебсайтове за икономика, финанси и други сектори. Работата ми е и моя страст. Сега, чрез моите статии в Tecnobits, опитвам се да изследвам всички новини и нови възможности, които светът на технологиите ни предлага всеки ден, за да подобрим живота си.