HC-SR04：最著名的超音波感測器完整指南

HC-SR04 是最受歡迎的超音波感測器之一的名稱。它用於透過發射來測量距離 高頻聲波。在這篇文章中，我們解釋了其操作的所有細節。

這是找到的模型 出現在透過開源電子平台 Arduino 創建的眾多專案中。它的成功有很多原因：能耗低（這就是為什麼它是電池供電設備的完美感測器）、易於互連且相對便宜。

超音波感測器的工作原理

要了解HC-SR04感測器的工作原理，您必須先了解 什麼是超音波感測器 （也稱為超音波感測器）。這些是接近探測器，能夠探測不同距離的物體。

基本上，感測器的作用是發出聲音並測量發出的信號撞擊物體並返回所需的時間。用技術術語來說，發射的波稱為“觸發”，而反射的波稱為“迴聲”。

這允許您執行 具有非常高精確度的距離計算。 這樣，像 HC-SR04 這樣的感測器就可以檢測不同形狀的物體，無論是固體還是液體。

超音波感測器非凡的精確度在很大程度上歸功於 學習功能 他們通常會合併。必須指出的是，這種類型的感測器僅在存在空氣的環境中提供可靠的結果。 他們不能在真空中工作，因為聲音需要介質來傳播。

這些感測器的弱點之一是它們無法針對 盲點，即探測器敏感部分與最小量程之間的距離。 

為什麼我們聽不到超音波？ El 人耳 它只能偵測每秒振動約 20 次至 20.000 次的聲波。然而，超音波的頻率超過20赫茲，這使得我們完全聽不到它的聲音。

HC-SR04 硬體詳情

HC-SR04超音波距離感測器 它由兩個超音波換能器組成。其中第一個充當發射器，第二個充當接收器。他 發送裝置 將電訊號轉換為 40 kHz 超音波脈衝。就他而言， 接收裝置 它「監聽」發射的脈衝並產生輸出脈衝，其寬度與反射訊號的物體的距離成正比。

該器件有四個引腳：

• VCC，為 HC-SR04 超音波感測器（在一個 Arduino的，可連接至5V輸出）。
• 觸發 (觸發 或觸發器），發射超音波脈衝。
• Echo。此引腳保持高電平，直到感測器收到回波，然後變低。
• GND 或接地引腳。

此感測器提供 在 2 公分至 40 公尺範圍內具有高度可靠性。 我們討論的誤差範圍最大為 3 毫米。事實是，這一點也不壞。

當距離較遠時，其精確度逐漸下降，而當距離小於2公分時，就會出現我們先前提到的盲點問題。在高溫或濕度過高的環境條件下，精度也可能較低。

另一個有趣的特點是，當使用 5V 電壓運行時， 可以毫無問題地直接連接到 Arduino 或任何其他類似的邏輯微控制器。同樣從這個意義上說，其緊湊的尺寸也值得讚賞：45 x 20 x 15 毫米。

操作及距離計算

這就是 HC-SR04 超音波感測器的工作原理，解釋得很簡單：

1. 發射器或觸發器 以 40 kHz 發射八個脈衝的超音波突發 （有八個可以更輕鬆地將傳輸的脈衝與環境噪音區分開來）。
2. 剛播出後， echo 引腳轉到高位置 啟動迴聲訊號。
3. 什麼時候 反射訊號 返回時，迴聲引腳變低。

(*) 如果訊號在感測器範圍內沒有遇到任何障礙物，則不會收到回波。

根據訊號發射及其回波產生的數據，HC-SR04 控制模組能夠計算距離。其實，很簡單 應用一個簡單的物理公式 我們都在學校接受過教育（見上圖）。

結論

HC-SR04超音波感測器是 是基於 Arduino 的距離測量和物體偵測專案的絕佳選擇。它的巨大優勢在於它的操作簡單但有效（只要我們談論的是短距離），以及它的價格（大約 10-12 歐元）。