HC-SR04 est le nom de l’un des capteurs à ultrasons les plus populaires. Il est utilisé pour mesurer des distances grâce à l'émission de ondes sonores à haute fréquence. Dans cet article, nous expliquons tous les détails de son fonctionnement.
C'est un modèle que l'on retrouve présent dans de nombreux projets créés via la plateforme électronique open source Arduino. De nombreuses raisons expliquent son succès : sa consommation d'énergie est faible (c'est pourquoi c'est un capteur parfait pour les appareils alimentés par batterie), facile à interconnecter et relativement bon marché.
Comment fonctionnent les capteurs à ultrasons
Pour comprendre le fonctionnement du capteur HC-SR04, vous devez d'abord savoir que sont les capteurs à ultrasons (également appelés capteurs à ultrasons). Ce sont des détecteurs de proximité capables de détecter des objets à différentes distances.
Fondamentalement, le capteur émet un son et mesure le temps nécessaire au signal émis pour atteindre un objet et revenir. L'onde émise est appelée un « déclencheur » dans le jargon technique, tandis que l'onde réfléchie est appelée un « écho ».
Cela vous permet d'effectuer un calcul de distance avec un très haut degré de précision. De cette manière, des capteurs comme le HC-SR04 peuvent détecter des objets de différentes formes, qu'ils soient solides ou liquides.
L'extraordinaire degré de précision des capteurs à ultrasons est dû en grande partie à la fonction d'apprentissage qu'ils intègrent habituellement. Il faut dire que ce type de capteurs n'offrent des résultats fiables que dans des environnements avec présence d'air. Ils ne peuvent pas travailler dans le vide, puisque le son a besoin d’un support pour se propager.
L'une des faiblesses de ces capteurs est qu'ils ne peuvent rien faire contre zones aveugles, c'est-à-dire les espaces entre la partie sensible du détecteur et la portée minimale.
Pourquoi n'entendons-nous pas les ultrasons ? El oreille humaine Il est uniquement capable de détecter les ondes sonores qui vibrent dans une plage d'environ 20 à 20.000 20 fois par seconde. Or, les ultrasons ont une fréquence supérieure à 000 XNUMX Hz, ce qui les rend totalement inaudibles pour nous.
Détails du matériel HC-SR04
Capteur de distance à ultrasons HC-SR04 Il est composé de deux transducteurs ultrasoniques. Le premier d’entre eux fait office d’émetteur et le second de récepteur. Il appareil d'envoi Convertit le signal électrique en impulsions sonores ultrasoniques de 40 kHz. De son côté, le récepteur dispositif Il « écoute » les impulsions transmises et génère une impulsion de sortie dont la largeur est proportionnelle à la distance de l'objet à partir duquel le signal a rebondi.
L'appareil dispose de quatre broches :
- VCC, pour l'alimentation du capteur à ultrasons HC-SR04 (dans un Arduino, peut être connecté à la sortie 5V).
- trigonométrie (Gâchette ou déclencheur), pour déclencher des impulsions de sons ultrasoniques.
- Écho. Cette broche reste ÉLEVÉE jusqu'à ce que le capteur reçoive un écho, après quoi elle passe au niveau bas.
- GND ou une broche de masse.
Ce capteur fournit un haut degré de fiabilité dans une plage comprise entre 2 cm et 40 mètres. Nous parlons d'une marge d'erreur d'un maximum de 3 mm. La vérité est que ce n'est pas mal du tout.
À des distances plus grandes, sa précision diminue progressivement, tandis qu'à des distances inférieures à 2 cm apparaît le problème des zones mortes évoqué précédemment. La précision peut également être inférieure dans des conditions environnementales de températures élevées ou d'humidité excessive.
Une autre caractéristique intéressante est que, lors d'un fonctionnement en 5V, peut être connecté directement sans problème à un Arduino ou tout autre microcontrôleur logique similaire. Dans ce sens également, il faut apprécier ses dimensions compactes : 45 x 20 x 15 mm.
Fonctionnement et calcul de distance
Voici comment fonctionne le capteur à ultrasons HC-SR04, expliqué très simplement :
- L'émetteur ou le déclencheur transmet une rafale ultrasonique de huit impulsions à 40 kHz (Il y en a huit pour faciliter la distinction entre les impulsions transmises et le bruit ambiant).
- Juste après la diffusion, la broche d'écho passe en position HAUTE pour démarrer le signal d'écho.
- Lorsque l' signal réfléchi revient, la broche d'écho devient faible.*
(*) Si le signal ne rencontre aucun obstacle à portée du capteur, aucun écho ne sera reçu.
A partir des données générées par l'émission du signal et son écho, le module de contrôle HC-SR04 est capable de calculer la distance. En fait, c'est aussi simple que appliquer une formule physique simple qu'on nous a tous enseigné pendant nos années d'école (voir l'image ci-dessus).
Conclusion
Le capteur à ultrasons HC-SR04 est une excellente option pour les projets basés sur Arduino visant la mesure de distance et la détection d'objets. Ses grands atouts sont son fonctionnement, simple mais efficace (pour autant qu'on parle de courtes distances), ainsi que son prix, autour de 10-12 euros.
Rédacteur spécialisé dans les problématiques technologiques et Internet avec plus de dix ans d'expérience dans différents médias numériques. J'ai travaillé comme éditeur et créateur de contenu pour des sociétés de commerce électronique, de communication, de marketing en ligne et de publicité. J'ai également écrit sur des sites Web d'économie, de finance et d'autres secteurs. Mon travail est aussi ma passion. Maintenant, à travers mes articles dans Tecnobits, j'essaie d'explorer toutes les actualités et les nouvelles opportunités que le monde de la technologie nous offre chaque jour pour améliorer nos vies.