HC-SR04 is de naam van een van de meest populaire ultrasoonsensoren. Het wordt gebruikt om afstanden te meten door de emissie van hoogfrequente geluidsgolven. In dit bericht leggen we alle details van de werking ervan uit.
Het is een model dat gevonden is aanwezig in tal van projecten die zijn gemaakt via het open source elektronische platform Arduino. Er zijn veel redenen die het succes ervan verklaren: het energieverbruik is laag (daarom is het een perfecte sensor voor apparaten op batterijen), gemakkelijk aan elkaar te koppelen en relatief goedkoop.
Hoe ultrasone sensoren werken
Om te begrijpen hoe de HC-SR04-sensor werkt, moet u het eerst weten wat zijn ultrasone sensoren (ook wel ultrasone sensoren genoemd). Dit zijn nabijheidsdetectoren die objecten op verschillende afstanden kunnen detecteren.
Wat de sensor in feite doet, is een geluid uitzenden en de tijd meten die het uitgezonden signaal nodig heeft om een object te raken en terug te keren. De uitgezonden golf wordt in technisch jargon een ‘trigger’ genoemd, terwijl de gereflecteerde golf een ‘echo’ wordt genoemd.
Hiermee kunt u een afstandsberekening met een zeer hoge nauwkeurigheid. Op deze manier kunnen sensoren zoals de HC-SR04 objecten met verschillende vormen detecteren, zowel vast als vloeibaar.
De buitengewone nauwkeurigheid van ultrasone sensoren is voor een groot deel te danken aan de leerfunctie die ze doorgaans incorporeren. Het moet gezegd worden dat dit soort sensoren alleen betrouwbare resultaten bieden in omgevingen met aanwezigheid van lucht. Ze kunnen niet in een vacuüm werken, omdat geluid een medium nodig heeft om zich voort te planten.
Een van de zwakke punten van deze sensoren is dat ze er niets tegen kunnen doen blinde gebieden, dat wil zeggen de ruimtes tussen het gevoelige deel van de detector en het minimumbereik.
Waarom kunnen we geen echo's horen? El menselijk oor Het kan alleen geluidsgolven detecteren die trillen in een bereik van ongeveer 20 tot 20.000 keer per seconde. Ultrageluiden hebben echter een frequentie van meer dan 20 Hz, waardoor ze voor ons volkomen onhoorbaar zijn.
HC-SR04 Hardwaredetails
HC-SR04 ultrasone afstandssensor Het bestaat uit twee ultrasone transducers. De eerste fungeert als zender en de tweede als ontvanger. Hij verzendend apparaat Zet het elektrische signaal om in ultrasone geluidspulsen van 40 kHz. Van zijn kant heeft de ontvangend apparaat Het "luistert" naar de verzonden pulsen en genereert een uitgangspuls waarvan de breedte evenredig is met de afstand van het object waarvan het signaal is teruggekaatst.
Het apparaat heeft vier pinnen:
- VCC, voor voeding van de HC-SR04 ultrasone sensor (in a Arduino, kan worden aangesloten op de 5V-uitgang).
- remschoen (Trigger of trigger), om pulsen van ultrasoon geluid af te vuren.
- echo. Deze pin blijft HOOG totdat de sensor een echo ontvangt, waarna hij laag wordt.
- GND of aardpen.
Deze sensor biedt een hoge mate van betrouwbaarheid binnen een bereik tussen 2 cm en 40 meter. We hebben het over een foutmarge van maximaal 3 mm. De waarheid is dat het helemaal niet slecht is.
Op grotere afstanden neemt de nauwkeurigheid ervan geleidelijk af, terwijl op afstanden kleiner dan 2 cm het eerder genoemde probleem van dode zones zich voordoet. De nauwkeurigheid kan ook lager zijn bij omgevingsomstandigheden met hoge temperaturen of overmatige vochtigheid.
Een ander interessant kenmerk is dat, bij gebruik met 5V, kan zonder problemen direct worden aangesloten op een Arduino of een andere soortgelijke logische microcontroller. Ook in deze zin moeten de compacte afmetingen worden gewaardeerd: 45 x 20 x 15 mm.
Bediening en afstandsberekening
Zo werkt de ultrasone sensor HC-SR04, heel eenvoudig uitgelegd:
- De zender of trigger zendt een ultrasone burst van acht pulsen uit op 40 kHz (Er zijn er acht om het gemakkelijker te maken de verzonden pulsen te onderscheiden van omgevingsgeluid).
- Direct na de uitzending, de echopin gaat naar de HOGE positie om het echosignaal te starten.
- Wanneer de gereflecteerd signaal keert terug, de echo-pin gaat laag.*
(*) Als het signaal geen obstakels binnen het bereik van de sensor tegenkomt, wordt er geen echo ontvangen.
Op basis van de gegevens die worden gegenereerd door de uitzending van het signaal en de echo ervan, kan de HC-SR04-regelmodule de afstand berekenen. Eigenlijk is het zo simpel als een eenvoudige natuurkundige formule toepassen dat we allemaal in onze schooljaren hebben geleerd (zie de afbeelding hierboven).
Conclusie
De HC-SR04 ultrasone sensor is dat wel een uitstekende optie voor Arduino-gebaseerde projecten gericht op afstandsmeting en objectdetectie. De grote troeven zijn de bediening, eenvoudig maar effectief (zolang we het over korte afstanden hebben), evenals de prijs, ongeveer 10-12 euro.
Redacteur gespecialiseerd in technologie- en internetvraagstukken met ruim tien jaar ervaring in verschillende digitale media. Ik heb gewerkt als redacteur en contentmaker voor e-commerce-, communicatie-, online marketing- en reclamebedrijven. Ik heb ook geschreven op websites over economie, financiën en andere sectoren. Mijn werk is ook mijn passie. Nu, via mijn artikelen in Tecnobits, probeer ik al het nieuws en de nieuwe kansen te verkennen die de wereld van de technologie ons elke dag biedt om ons leven te verbeteren.