HC-SR04 ass den Numm vun engem vun de populäersten Ultraschallsensoren. Et gëtt benotzt fir Distanzen duerch d'Emissioun vun ze moossen héich Frequenz Tounwellen. An dësem Post erkläre mir all Detailer vu senger Operatioun.
Et ass e Modell dee fonnt gëtt präsent a ville Projeten erstallt duerch d'Open Source elektronesch Plattform Arduino. Et gi vill Grënn, déi säin Erfolleg erklären: säin Energieverbrauch ass niddereg (dofir ass et e perfekte Sensor fir Batterie-ugedriwwen Apparater), einfach ze verbannen a relativ bëlleg.
Wéi Ultraschallsensoren funktionnéieren
Fir ze verstoen wéi den HC-SR04 Sensor funktionnéiert, musst Dir als éischt wëssen wat sinn Ultraschallsensoren (och bekannt als Ultraschallsensoren). Dëst sinn Proximitéitsdetektoren déi fäeg sinn Objeten op verschidden Distanzen z'entdecken.
Prinzipiell, wat de Sensor mécht ass en Toun auszeginn an d'Zäit ze moossen déi et brauch fir dat emittéiert Signal en Objet ze schloen an zréckzekommen. Déi emittéiert Welle gëtt am technesche Jargon en "Ausléiser" genannt, während déi reflektéiert Welle en "Echo" genannt gëtt.
Dëst erlaabt Iech eng Leeschtung Distanzberechnung mat engem ganz héije Grad vu Präzisioun. Op dës Manéier kënnen Sensoren wéi den HC-SR04 Objete vu verschiddene Formen erkennen, egal ob fest oder flësseg.
Den aussergewéinleche Grad vun der Genauegkeet vun Ultraschallsensoren ass zum groussen Deel wéinst der Léierfunktioun déi se normalerweis integréieren. Et muss gesot ginn datt dës Zort vu Sensoren nëmmen zouverlässeg Resultater an Ëmfeld mat der Präsenz vu Loft ubidden. Si kënnen net an engem Vakuum schaffen, well Toun brauch e Medium fir sech ze propagéieren.
Ee vun de Schwächten vun dëse Sensoren ass datt se näischt géint kënnen maachen blann Beräicher, dat heescht d'Plazen tëscht dem sensiblen Deel vum Detektor an dem Mindestbereich.
Firwat kënne mir net Ultraschall héieren? El mënschlecht Ouer Et ass nëmme fäeg Tounwellen z'entdecken déi an enger Rei vu ronn 20 Mol bis 20.000 Mol pro Sekonn vibréieren. Wéi och ëmmer, Ultraschall huet eng Frequenz vu méi wéi 20 Hz, wat et fir eis komplett onhéierbar mécht.
HC-SR04 Hardware Detailer
HC-SR04 Ultraschall Distanz Sensor Et besteet aus zwee Ultraschalltransducer. Déi éischt vun hinnen Akten als Sender an déi zweet als Empfänger. Hien schéckt Apparat Konvertéiert dat elektrescht Signal an 40 kHz Ultraschallschallimpulsen. Fir säin Deel huet de Empfangsgerät Et "lauschtert" op déi iwwerdroe Impulser a generéiert en Ausgangsimpuls, deem seng Breet proportional zu der Distanz vum Objet ass, aus deem d'Signal gesprongen ass.
Den Apparat huet véier Pins:
- VCC, fir Energieversuergung un den HC-SR04 Ultraschallsensor (an engem Arduino, kann op den 5V Ausgang verbonne ginn).
- Trig (Ausléiser oder Ausléiser), fir Impulser vum Ultraschallschall ze brennen.
- Echo. Dëse Pin bleift HIGH bis de Sensor en Echo kritt, duerno geet et niddereg.
- Äerd oder Buedem Pin.
Dëse Sensor bitt en héije Grad vun Zouverlässegkeet bannent engem Beräich tëscht 2 cm an 40 Meter. Mir schwätzen iwwer e Feelermarge vu maximal 3 mm. D'Wourecht ass datt et guer net schlecht ass.
Bei gréisseren Distanzen hëlt seng Präzisioun no an no of, während op Distanzen manner wéi 2 cm de Problem vun doudege Zonen, déi mir virdru bezeechent hunn, optrieden. Genauegkeet kann och manner sinn an Ëmweltbedéngungen vun héijen Temperaturen oder exzessive Fiichtegkeet.
Eng aner interessant Feature ass datt wann Dir mat 5V funktionnéiert, kann direkt ouni Probleemer mat engem Arduino oder all aner ähnlech Logik Mikrokontroller verbonne ginn. Och an dësem Sënn muss seng kompakt Dimensiounen appréciéiert ginn: 45 x 20 x 15 mm.
Operatioun an Distanz Berechnung
Dëst ass wéi den HC-SR04 Ultraschallsensor funktionnéiert, ganz einfach erkläert:
- Den Emitter oder Ausléiser iwwerdréit en Ultraschallausbroch vun aacht Impulser bei 40 kHz (Et ginn aacht fir et méi einfach ze maachen déi iwwerdroe Impulser vun den Ëmfeldgeräischer z'ënnerscheeden).
- Direkt no der Sendung, den Echo Pin geet an d'HIGH Positioun fir den Echo-Signal unzefänken.
- Wann den reflektéiert Signal zréck, den Echo Pin geet niddereg.*
(*) Wann d'Signal keng Hindernisser am Beräich vum Sensor begéint, gëtt keen Echo opgeholl.
Vun den Daten generéiert duerch d'Emissioun vum Signal a säin Echo, ass den HC-SR04 Kontrollmodul fäeg d'Distanz ze berechnen. Eigentlech ass et sou einfach wéi gëllen eng einfach Physik Formel datt mir all an eise Schouljoer geléiert goufen (kuckt d'Bild uewen).
Conclusioun
Den HC-SR04 Ultraschallsensor ass eng exzellent Optioun fir Arduino-baséiert Projete fir Distanzmessung an Objekterkennung. Seng grouss Verméigen sinn hir Operatioun, einfach awer effektiv (soulaang mir iwwer kuerz Distanzen schwätzen), wéi och säi Präis, ongeféier 10-12 Euro.
Redakter spezialiséiert op Technologie an Internet Themen mat méi wéi zéng Joer Erfahrung a verschiddenen digitale Medien. Ech hunn als Editeur an Inhaltscreator fir E-Commerce, Kommunikatioun, Online Marketing a Werbefirmen geschafft. Ech hunn och op Wirtschaft, Finanzen an aner Secteuren Websäite geschriwwen. Meng Aarbecht ass och meng Leidenschaft. Elo, duerch meng Artikelen an Tecnobits, Ech probéieren all Neiegkeeten an nei Méiglechkeeten ze entdecken, déi d'Welt vun der Technologie eis all Dag bitt fir eist Liewen ze verbesseren.