HC-SR04 הוא שמו של אחד מהחיישנים האולטראסוניים הפופולריים ביותר. הוא משמש למדידת מרחקים באמצעות פליטת גלי קול בתדר גבוה. בפוסט זה אנו מסבירים את כל הפרטים על פעולתו.
זה דגם שנמצא נוכח במספר רב של פרויקטים שנוצרו באמצעות פלטפורמת הקוד הפתוח האלקטרונית Arduino. יש הרבה סיבות שמסבירות את הצלחתו: צריכת האנרגיה שלו נמוכה (ולכן הוא חיישן מושלם למכשירים המופעלים על ידי סוללה), קלה לחיבור וזול יחסית.
כיצד פועלים חיישנים קוליים
כדי להבין כיצד פועל חיישן HC-SR04, תחילה עליך לדעת מהם חיישנים קוליים (הידוע גם בשם חיישנים קוליים). אלו הם גלאי קרבה המסוגלים לזהות עצמים במרחקים שונים.
בעיקרון, מה שהחיישן עושה זה פולט צליל ולמדוד את הזמן שלוקח לאות הנפלט לפגוע באובייקט ולחזור. הגל הנפלט נקרא בעגה הטכנית "טריגר", בעוד שהגל המוחזר נקרא "הד".
זה מאפשר לך לבצע א חישוב מרחק ברמת דיוק גבוהה מאוד. בדרך זו, חיישנים כמו HC-SR04 יכולים לזהות עצמים בצורות שונות, בין אם מוצקים או נוזליים.
מידת הדיוק יוצאת הדופן של חיישנים קוליים נובעת במידה רבה מה- función de aprendizaje שהם בדרך כלל משלבים. יש לומר שסוג זה של חיישנים מציע תוצאות אמינות רק בסביבות עם נוכחות של אוויר. הם לא יכולים לעבוד בחלל ריק, שכן צליל צריך מדיום כדי להתפשט.
אחת החולשות של חיישנים אלה היא שהם לא יכולים לעשות שום דבר נגד אזורים עיוורים, כלומר, הרווחים בין החלק הרגיש של הגלאי לטווח המינימלי.
למה אנחנו לא יכולים לשמוע אולטרסאונד? El oído humano הוא מסוגל לזהות רק גלי קול שרוטט בטווח של כ-20 פעמים עד 20.000 פעמים בשנייה. עם זאת, לאולטרסאונד יש תדר של יותר מ-20 הרץ, מה שהופך אותם לבלתי נשמעים לנו לחלוטין.
HC-SR04 פרטי חומרה
חיישן מרחק קולי HC-SR04 הוא מורכב משני מתמרים קוליים. הראשון שבהם משמש כמשדר והשני כמקלט. הוּא מכשיר שולח ממירה את האות החשמלי לפולסי קול אולטרה-סוני של 40 קילו-הרץ. מצדו, ה מכשיר קליטה הוא "מקשיב" לפולסים המשודרים ומייצר פולס פלט שרוחבו פרופורציונלי למרחק העצם ממנו קפץ האות.
למכשיר יש ארבעה פינים:
- VCC, לאספקת חשמל לחיישן האולטראסוני HC-SR04 (ב-a ארדואינו, ניתן לחבר ליציאת 5V).
- Trig (Trigger או טריגר), להפעלת פולסים של צליל קולי.
- הֵד. סיכה זו נשארת HIGH עד שהחיישן מקבל הד, ולאחר מכן הוא יורד.
- GND או סיכה קרקע.
חיישן זה מספק רמה גבוהה של אמינות בטווח שבין 2 ס"מ ל-40 מטר. אנחנו מדברים על מרווח טעות של מקסימום 3 מ"מ. האמת היא שזה לא רע בכלל.
במרחקים גדולים יותר, הדיוק שלו יורד בהדרגה, בעוד שבמרחקים של פחות מ-2 ס"מ מופיעה הבעיה שהתייחסנו אליה קודם לכן של אזורים מתים. הדיוק עשוי להיות נמוך יותר גם בתנאי סביבה של טמפרטורות גבוהות או לחות מופרזת.
תכונה מעניינת נוספת היא שכאשר פועלים עם 5V, ניתן לחבר ישירות ללא בעיות לארדואינו או לכל מיקרו-בקר לוגי דומה אחר. גם במובן זה, יש להעריך את הממדים הקומפקטיים שלו: 45 x 20 x 15 מ"מ.
תפעול וחישוב מרחק
כך פועל החיישן האולטראסוני HC-SR04, בפשטות רבה:
- פולט או טריגר משדר פרץ קולי של שמונה פולסים ב-40 קילו-הרץ (יש שמונה כדי להקל על ההבחנה בין הפולסים המשודרים לרעש הסביבה).
- מיד לאחר השידור, סיכת ההד עוברת למצב HIGH כדי להפעיל את אות ההד.
- כאשר ה- אות משתקף חוזר, סיכת ההד יורדת.*
(*) אם האות לא נתקל במכשולים כלשהם בטווח החיישן, לא יתקבל הד.
מהנתונים שנוצרו באמצעות פליטת האות וההד שלו, מודול הבקרה HC-SR04 מסוגל לחשב את המרחק. למעשה, זה פשוט כמו ליישם נוסחת פיזיקה פשוטה שלימדו את כולנו בשנות הלימודים שלנו (ראה תמונה למעלה).
מַסְקָנָה
החיישן האולטראסוני HC-SR04 הוא אפשרות מצוינת לפרויקטים מבוססי ארדואינו שמטרתם מדידת מרחק וזיהוי עצמים. הנכסים הגדולים שלו הם התפעול שלו, פשוט אך יעיל (כל עוד אנחנו מדברים על מרחקים קצרים), כמו גם המחיר שלו, בסביבות 10-12 יורו.
עורך מתמחה בנושאי טכנולוגיה ואינטרנט עם יותר מעשר שנות ניסיון במדיה דיגיטלית שונים. עבדתי כעורכת ויוצרת תוכן בחברות מסחר אלקטרוני, תקשורת, שיווק מקוון ופרסום. כתבתי גם באתרי כלכלה, פיננסים ומגזרים אחרים. העבודה שלי היא גם התשוקה שלי. עכשיו, דרך המאמרים שלי ב Tecnobits, אני מנסה לחקור את כל החדשות וההזדמנויות החדשות שעולם הטכנולוגיה מציע לנו מדי יום כדי לשפר את חיינו.