Schnittstelle des Ultraschall-Ranging-Moduls HC-SR04 mit Arduino - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Hey, was ist los, Jungs! Akarsh hier von CETech.

Dieses Projekt von mir ist etwas einfacher, macht aber genauso viel Spaß wie die anderen Projekte. In diesem Projekt werden wir ein HC-SR04 Ultraschall-Distanzsensormodul anschließen. Dieses Modul arbeitet, indem es Ultraschallwellen erzeugt, die sich außerhalb des hörbaren Bereichs des Menschen befinden, und aus der Verzögerung zwischen dem Senden und Empfangen der erzeugten Welle wird die Entfernung berechnet.

Hier werden wir diesen Sensor mit Arduino verbinden und versuchen, ein Parkassistenzsystem nachzuahmen, das je nach Entfernung vom Hindernis dahinter verschiedene Geräusche erzeugt und je nach Entfernung auch verschiedene LEDs aufleuchtet.

Kommen wir also jetzt zum spaßigen Teil.

Schritt 1: Leiterplatten für Ihre Projekte herstellen lassen

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Schritt 2: Über das Ultraschall-Bereichsmodul HC-SR04

Der Ultraschallsensor (oder Wandler) funktioniert nach den gleichen Prinzipien wie ein Radarsystem. Ein Ultraschallsensor kann elektrische Energie in akustische Wellen umwandeln und umgekehrt. Das akustische Wellensignal ist eine Ultraschallwelle, die sich mit einer Frequenz über 18 kHz ausbreitet. Der berühmte Ultraschallsensor HC SR04 erzeugt Ultraschallwellen mit einer Frequenz von 40 kHz. Dieses Modul hat 4 Pins, die Echo, Trigger, Vcc und GND sind

Typischerweise wird ein Mikrocontroller zur Kommunikation mit einem Ultraschallsensor verwendet. Um mit der Abstandsmessung zu beginnen, sendet der Mikrocontroller ein Triggersignal an den Ultraschallsensor. Das Tastverhältnis dieses Triggersignals beträgt 10µS für den Ultraschallsensor HC-SR04. Beim Auslösen erzeugt der Ultraschallsensor acht akustische (Ultraschall-)Wellenstöße und initiiert einen Zeitzähler. Sobald das reflektierte (Echo) Signal empfangen wird, stoppt der Timer. Die Ausgabe des Ultraschallsensors ist ein hoher Impuls mit der gleichen Dauer wie der Zeitunterschied zwischen gesendeten Ultraschall-Bursts und dem empfangenen Echosignal.

Der Mikrocontroller interpretiert das Zeitsignal mit der folgenden Funktion in die Entfernung:

Entfernung (cm) = Echoimpulsbreite (Mikrosekunden)/58

Theoretisch kann die Distanz mit der TRD-Messformel (Zeit/Rate/Distanz) berechnet werden. Da die berechnete Entfernung die vom Ultraschallwandler zum Objekt und zurück zum Wandler zurückgelegte Strecke ist, handelt es sich um eine Hin- und Rückfahrt. Indem Sie diesen Abstand durch 2 teilen, können Sie den tatsächlichen Abstand vom Schwinger zum Objekt bestimmen. Ultraschallwellen breiten sich mit Schallgeschwindigkeit aus (343 m/s bei 20 °C). Die Entfernung zwischen Objekt und Sensor ist die Hälfte der von der Schallwelle zurückgelegten Entfernung und kann mit der folgenden Funktion berechnet werden:

Entfernung (cm) = (Zeitaufwand x Schallgeschwindigkeit)/2

Schritt 3: Herstellen der Verbindungen

Für diesen Schritt sind folgende Materialien erforderlich - Arduino UNO, HC-SR04 Ultraschall-Abstandssensormodul, LEDs, Piezo-Summer, Überbrückungskabel

Die Verbindungen sind in den folgenden Schritten durchzuführen:

1) Verbinden Sie den Echo-Pin des Sensors mit dem GPIO-Pin 11 des Arduino, den Trigger-Pin des Sensors mit dem Sensor mit dem GPIO-Pin 12 des Arduino UNO und die Vcc- und GND-Pins des Sensors mit den 5V und GND des Arduino.

2) Nehmen Sie 3 LEDs und verbinden Sie die Kathoden (im Allgemeinen das längere Bein) der LEDs mit den GPIO-Pins 9, 8 und 7 von Arduino. Verbinden Sie die Anode (im Allgemeinen das kürzere Bein) dieser LEDs mit dem GND.

3) Nehmen Sie den Piezo-Summer. Verbinden Sie seinen positiven Pin mit dem GPIO-Pin 10 des Arduino und den negativen Pin mit GND.

Und auf diese Weise werden die Verbindungen des Projekts hergestellt. Verbinden Sie nun den Arduino mit Ihrem PC und fahren Sie mit den nächsten Schritten fort.

Schritt 4: Codierung des Arduino UNO-Moduls

In diesem Schritt werden wir den Code in unser Arduino UNO hochladen, um die Entfernung eines nahegelegenen Hindernisses zu messen und entsprechend dieser Entfernung den Summer ertönen zu lassen und die LEDs aufleuchten zu lassen. Wir können auch die Entfernungsmesswerte auf dem Serial Monitor sehen. Zu befolgende Schritte sind:

1) Wechseln Sie von hier zum GitHub-Repository des Projekts.

2) Im Github-Repository sehen Sie eine Datei namens "sketch_sep03a.ino". Dies ist der Code für das Projekt. Öffnen Sie diese Datei und kopieren Sie den darin geschriebenen Code.

3) Öffnen Sie die Arduino IDE und wählen Sie das richtige Board und den richtigen COM-Port aus.

4) Fügen Sie den Code in Ihre Arduino-IDE ein und laden Sie ihn auf das Arduino UNO-Board hoch.

Und auf diese Weise ist auch der Codierungsteil für dieses Projekt erledigt.

Schritt 5: Zeit zum Spielen

Sobald der Code hochgeladen wurde, können Sie den seriellen Monitor öffnen, um die Entfernungsmesswerte des Ultraschallsensormoduls anzuzeigen. Die Messwerte werden nach einem festgelegten Intervall aktualisiert. Sie können ein Hindernis vor das Ultraschallmodul stellen und die dort angezeigte Änderung des Messwerts beobachten. Abgesehen von den auf dem seriellen Monitor angezeigten Messwerten zeigen die an den Summer angeschlossenen LEDs und der Summer auch ein Hindernis in verschiedenen Bereichen wie folgt an:

1) Wenn der Abstand zum nächsten Hindernis mehr als 50 cm beträgt. Alle LEDs wären im AUS-Zustand und der Summer klingelt auch nicht.

2) Wenn der Abstand zum nächsten Hindernis kleiner oder gleich 50 cm, aber größer als 25 cm ist. Dann leuchtet die erste LED und der Summer erzeugt einen Signalton mit einer Verzögerung von 250 ms.

3) Wenn der Abstand zum nächsten Hindernis kleiner oder gleich 25 cm, aber größer als 10 cm ist. Dann leuchten die erste und zweite LED auf und der Summer erzeugt einen Piepton mit einer Verzögerung von 50 ms.

4) Und wenn der Abstand zum nächsten Hindernis weniger als 10 cm beträgt. Dann leuchten alle drei LEDs auf und der Summer gibt einen Dauerton von sich.

Auf diese Weise erfasst dieses Projekt die Entfernung und gibt je nach Entfernungsbereich unterschiedliche Angaben.

Hoffe dir hat das Tutorial gefallen.