Interfacciamento del modulo ad ultrasuoni HC-SR04 con Arduino: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:00

Ehi, come va, ragazzi! Akarsh qui da CETech.

Questo mio progetto è un po' più semplice ma divertente come gli altri progetti. In questo progetto, andremo ad interfacciare un modulo sensore di distanza ad ultrasuoni HC-SR04. Questo modulo funziona generando onde sonore ultrasoniche che sono al di fuori della gamma udibile degli esseri umani e dal ritardo tra la trasmissione e la ricezione dell'onda generata viene calcolata la distanza.

Qui andremo ad interfacciare questo sensore con Arduino e cercheremo di imitare un sistema di assistenza al parcheggio che in base alla distanza dall'ostacolo dietro genera suoni diversi e accende anche LED diversi in base alla distanza.

Quindi veniamo alla parte divertente ora.

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Passaggio 2: informazioni sul modulo ad ultrasuoni HC-SR04

Il sensore a ultrasuoni (o trasduttore) funziona secondo gli stessi principi di un sistema radar. Un sensore a ultrasuoni può convertire l'energia elettrica in onde acustiche e viceversa. Il segnale dell'onda acustica è un'onda ultrasonica che viaggia a una frequenza superiore a 18kHz. Il famoso sensore ad ultrasuoni HC SR04 genera onde ultrasoniche a una frequenza di 40kHz. Questo modulo ha 4 pin che sono Echo, Trigger, Vcc e GND

Tipicamente, un microcontrollore viene utilizzato per la comunicazione con un sensore a ultrasuoni. Per iniziare a misurare la distanza, il microcontrollore invia un segnale di trigger al sensore a ultrasuoni. Il ciclo di lavoro di questo segnale di trigger è 10µS per il sensore a ultrasuoni HC-SR04. Quando viene attivato, il sensore a ultrasuoni genera otto onde acustiche (ultrasuoni) e avvia un contatore temporale. Non appena viene ricevuto il segnale riflesso (eco), il timer si ferma. L'uscita del sensore a ultrasuoni è un impulso alto con la stessa durata della differenza di tempo tra i burst ultrasonici trasmessi e il segnale di eco ricevuto.

Il microcontrollore interpreta il segnale orario in distanza utilizzando la seguente funzione:

Distanza (cm) = Larghezza dell'impulso dell'eco (microsecondi)/58

In teoria, la distanza può essere calcolata utilizzando la formula di misurazione TRD (tempo/tasso/distanza). Poiché la distanza calcolata è la distanza percorsa dal trasduttore ultrasonico all'oggetto e di nuovo al trasduttore, si tratta di un viaggio a due vie. Dividendo questa distanza per 2, è possibile determinare la distanza effettiva dal trasduttore all'oggetto. Le onde ultrasoniche viaggiano alla velocità del suono (343 m/s a 20°C). La distanza tra l'oggetto e il sensore è la metà della distanza percorsa dall'onda sonora e può essere calcolata utilizzando la funzione seguente:

Distanza (cm) = (tempo impiegato x velocità del suono)/2

Passaggio 3: eseguire i collegamenti

Per questo passaggio, i materiali necessari sono: Arduino UNO, modulo sensore di distanza a ultrasuoni HC-SR04, LED, cicalino piezoelettrico, cavi jumper

I collegamenti devono essere eseguiti nei seguenti passaggi:

1) Collegare il Pin Echo del Sensore al Pin 11 GPIO dell'Arduino, Pin Trigger del Sensore al Pin 12 del Sensore GPIO dell'Arduino UNO e Pin Vcc e GND del Sensore al 5V e GND dell'Arduino.

2) Prendi 3 LED e collega i catodi (generalmente la gamba più lunga) dei LED ai pin GPIO 9, 8 e 7 di Arduino rispettivamente. Collegare l'anodo (generalmente la gamba più corta) di questi LED a GND.

3) Prendi il cicalino piezoelettrico. Collega il suo pin positivo al pin 10 GPIO di Arduino e il pin negativo a GND.

E in questo modo si realizzano le connessioni del progetto. Ora collega Arduino al PC e passa ai passaggi successivi.

Passaggio 4: codifica del modulo Arduino UNO

In questo passaggio, andremo a caricare il codice nel nostro Arduino UNO per misurare la distanza di qualsiasi ostacolo vicino e in base a tale distanza suonare il cicalino e accendere i LED. Possiamo anche vedere le letture della distanza sul monitor seriale. I passaggi da seguire sono:

1) Passare al repository GitHub del progetto da qui.

2) Sul repository Github, vedrai un file chiamato "sketch_sep03a.ino". Questo è il codice del progetto. Apri quel file e copia il codice scritto in esso.

3) Aprire l'IDE Arduino e selezionare la scheda e la porta COM corrette.

4) Incolla il codice nel tuo IDE Arduino e caricalo sulla scheda Arduino UNO.

E in questo modo viene eseguita anche la parte di codifica per questo progetto.

Passaggio 5: è ora di giocare

Non appena il codice viene caricato, puoi aprire il monitor seriale per vedere le letture della distanza dal modulo del sensore a ultrasuoni, le letture continuano ad aggiornarsi dopo un intervallo fisso. Puoi mettere qualche ostacolo davanti al modulo Ultrasonic e osservare il cambiamento nella lettura mostrata lì. Oltre alle letture mostrate sul monitor seriale, i LED e il cicalino collegati al cicalino indicheranno anche un ostacolo in diverse distanze come segue:

1) Se la distanza dell'ostacolo più vicino è superiore a 50 cm. Tutti i LED sarebbero in stato OFF e anche il cicalino non suonerà.

2) Se la distanza dell'ostacolo più vicino è minore o uguale a 50 cm ma maggiore di 25 cm. Quindi il primo LED si accenderà e il buzzer emetterà un segnale acustico con un ritardo di 250 ms.

3) Se la distanza dell'ostacolo più vicino è minore o uguale a 25 cm ma maggiore di 10 cm. Quindi il primo e il secondo LED si accenderanno e il buzzer emetterà un segnale acustico con un ritardo di 50 ms.

4) E se la distanza dell'ostacolo più vicino è inferiore a 10 cm. Successivamente si accenderanno tutti e tre i led e il buzzer emetterà un suono continuo.

In questo modo, questo progetto rileverà la distanza e darà indicazioni diverse a seconda dell'intervallo di distanza.

Spero ti sia piaciuto il tutorial.