Trong bài viết này, chúng tôi sẽ kết nối máy đo khoảng cách siêu âm HC-SR04 với Arduino.
Cần thiết
- - Arduino;
- - cảm biến siêu âm HC-SR04;
- - dây nối.
Hướng dẫn
Bước 1
Hoạt động của máy đo khoảng cách siêu âm HC-SR04 dựa trên nguyên tắc định vị bằng tiếng vang. Nó phát ra xung động âm thanh vào không gian và nhận tín hiệu phản xạ từ vật cản. Khoảng cách đến vật được xác định bằng thời gian truyền của sóng âm đến vật cản và trở lại.
Sóng âm thanh được kích hoạt bằng cách áp dụng một xung dương ít nhất 10 micro giây vào chân TRIG của máy đo khoảng cách. Ngay sau khi xung kết thúc, máy đo khoảng cách phát ra một loạt xung âm thanh có tần số 40 kHz vào khoảng không trước mặt nó. Đồng thời, thuật toán xác định thời gian trễ của tín hiệu phản xạ được khởi chạy và đơn vị logic xuất hiện trên chân ECHO của máy đo khoảng cách. Ngay sau khi cảm biến phát hiện ra tín hiệu phản xạ, một số 0 logic sẽ xuất hiện trên chân ECHO. Khoảng thời gian của tín hiệu này ("Độ trễ tiếng vang" trong hình) xác định khoảng cách đến đối tượng.
Phạm vi đo khoảng cách của máy đo khoảng cách HC-SR04 - lên đến 4 mét với độ phân giải 0,3 cm Góc quan sát - 30 độ, góc hiệu dụng - 15 độ. Mức tiêu thụ hiện tại ở chế độ chờ là 2 mA, trong khi hoạt động - 15 mA.
Bước 2
Nguồn điện của máy đo khoảng cách siêu âm được thực hiện với điện áp +5 V. Hai chân còn lại được kết nối với bất kỳ cổng kỹ thuật số nào của Arduino, chúng tôi sẽ kết nối với 11 và 12.
Bước 3
Bây giờ chúng ta hãy viết một bản phác thảo xác định khoảng cách đến chướng ngại vật và xuất nó ra cổng nối tiếp. Đầu tiên, chúng tôi đặt số lượng của các chân TRIG và ECHO - đây là các chân 12 và 11. Sau đó, chúng tôi khai báo trình kích hoạt như một đầu ra và echo là một đầu vào. Chúng tôi khởi tạo cổng nối tiếp ở 9600 baud. Tại mỗi lần lặp lại vòng lặp (), chúng tôi đọc khoảng cách và xuất nó ra cổng.
Hàm getEchoTiming () tạo ra một xung kích hoạt. Nó chỉ tạo ra một dòng điện có xung 10 micro giây, là yếu tố kích hoạt sự bắt đầu của bức xạ bởi máy đo khoảng cách của một gói âm thanh vào không gian. Sau đó, cô nhớ lại khoảng thời gian từ khi bắt đầu truyền sóng âm đến khi phát ra tiếng vang.
Hàm getDistance () tính toán khoảng cách đến đối tượng. Từ khóa học vật lý ở trường, chúng ta nhớ rằng quãng đường bằng tốc độ nhân với thời gian: S = V * t. Tốc độ âm thanh trong không khí là 340 m / s, thời gian tính bằng micro giây mà chúng ta biết là "duratuion". Để có thời gian tính bằng giây, hãy chia cho 1.000.000. Vì âm thanh truyền đi được hai lần quãng đường - tới đối tượng và trở lại - nên bạn cần chia đôi khoảng cách. Vì vậy, nó chỉ ra rằng khoảng cách đến đối tượng S = 34000 cm / giây * thời lượng / 1.000.000 giây / 2 = 1,7 cm / giây / 100, mà chúng tôi đã viết trong bản phác thảo. Bộ vi điều khiển thực hiện phép nhân nhanh hơn phép chia, vì vậy tôi đã thay thế "/ 100" bằng "* 0, 01" tương đương.
Bước 4
Ngoài ra, nhiều thư viện đã được viết để làm việc với máy đo khoảng cách siêu âm. Ví dụ: cái này: https://robocraft.ru/files/sensors/Ultrasonic/HC-SR04/ultrasonic-HC-SR04.zip. Thư viện được cài đặt theo cách tiêu chuẩn: tải xuống, giải nén vào thư mục thư viện, nằm trong thư mục có Arduino IDE. Sau đó, thư viện có thể được sử dụng.
Sau khi cài đặt thư viện, chúng ta hãy viết một bản phác thảo mới. Kết quả công việc của nó là giống nhau - màn hình cổng nối tiếp hiển thị khoảng cách đến đối tượng tính bằng cm. Nếu bạn viết float dist_cm = ultrasonic. Ranging (INC); trong bản phác thảo, thì khoảng cách sẽ được hiển thị bằng inch.
Bước 5
Vì vậy, chúng tôi đã kết nối máy đo khoảng cách siêu âm HC-SR04 với Arduino và nhận dữ liệu từ nó theo hai cách khác nhau: sử dụng thư viện đặc biệt và không sử dụng.
Ưu điểm của việc sử dụng thư viện là số lượng mã được giảm đáng kể và khả năng đọc của chương trình được cải thiện, bạn không cần phải đi sâu vào các phức tạp của thiết bị và bạn có thể sử dụng ngay lập tức. Nhưng đây cũng là nhược điểm: bạn ít hiểu rõ cách thức hoạt động của thiết bị và những quá trình diễn ra trong đó. Trong mọi trường hợp, sử dụng phương pháp nào là tùy thuộc vào bạn.
