Misura della distanza tramite sensore a ultrasuoni e arduino

I sensori a ultrasuoni sono ottimi strumenti per misurare la distanza e rilevare oggetti senza alcun contatto effettivo con il mondo fisico. Viene utilizzato in diverse applicazioni, come la misurazione del livello del liquido, il controllo della prossimità e ancora più comunemente nelle automobili per assistere nei sistemi di parcheggio automatico o anticollisione. In precedenza abbiamo anche costruito molti progetti di sensori a ultrasuoni come rilevamento del livello dell'acqua, radar a ultrasuoni ecc. Questo è un modo efficiente per misurare con precisione piccole distanze. In questo progetto, abbiamo utilizzato il sensore a ultrasuoni HC-SR04 con Arduino per determinare la distanza di un ostacolo dal sensore. Il principio di base della misurazione della distanza a ultrasuoni si basa su ECHO. Quando le onde sonore vengono trasmesse nell'ambiente, le onde tornano all'origine come ECHO dopo aver colpito l'ostacolo. Quindi abbiamo solo bisogno di calcolare il tempo di viaggio di entrambi i suoni significa tempo di uscita e tempo di ritorno all'origine dopo aver colpito l'ostacolo. Poiché la velocità del suono ci è nota, dopo alcuni calcoli possiamo calcolare la distanza. Useremo la stessa tecnica per questo progetto di misurazione della distanza Arduino, quindi iniziamo.

Componenti utilizzati

1. Arduino Uno o Pro Mini
2. Modulo sensore a ultrasuoni
3. LCD 16x2
4. Scala
5. Tagliere per il pane
6. Batteria da 9 volt
7. Cavi di collegamento

Modulo sensore a ultrasuoni

Esistono molti tipi di sensori di distanza Arduino, ma in questo progetto abbiamo utilizzato l' HC-SR04 per misurare la distanza nel raggio di 2 cm-400 cm con una precisione di 3 mm. Il modulo sensore è costituito da un trasmettitore a ultrasuoni, un ricevitore e un circuito di controllo. Il principio di funzionamento del sensore a ultrasuoni è il seguente:

1. Il segnale di alto livello viene inviato per 10us utilizzando Trigger.
2. Il modulo invia automaticamente otto segnali a 40 KHz, quindi rileva se gli impulsi vengono ricevuti o meno.
3. Se il segnale viene ricevuto, è attraverso il livello alto. Il tempo di alta durata è l'intervallo di tempo tra l'invio e la ricezione del segnale.

Distanza = (tempo x velocità del suono nell'aria (340 m / s)) / 2

Diagramma dei tempi

Il modulo lavora sul fenomeno naturale di ECHO del suono. Viene inviato un impulso per circa 10us per attivare il modulo. Dopodiché il modulo invia automaticamente 8 cicli di segnale ecografico a 40 KHz e ne verifica l'eco. Il segnale dopo aver colpito con un ostacolo ritorna indietro e viene catturato dal ricevitore. Quindi la distanza dell'ostacolo dal sensore viene semplicemente calcolata dalla formula data come

Distanza = (tempo x velocità) / 2.

Qui abbiamo diviso il prodotto di velocità e tempo per 2 perché il tempo è il tempo totale impiegato per raggiungere l'ostacolo e tornare indietro. Quindi il tempo per raggiungere l'ostacolo è solo la metà del tempo totale impiegato.

Schema e spiegazione del circuito Arduino del sensore a ultrasuoni

Lo schema del circuito per arduino e sensore a ultrasuoni è mostrato sopra per misurare la distanza. Nelle connessioni del circuito i pin "trigger" e "echo" del modulo sensore a ultrasuoni sono direttamente collegati ai pin 18 (A4) e 19 (A5) di arduino. Un LCD 16x2 è collegato ad arduino in modalità 4 bit. I pin di controllo RS, RW ed En sono direttamente collegati al pin 2, GND e 3. di arduino. E il pin dati D4-D7 è collegato a 4, 5, 6 e 7 di arduino.

Prima di tutto dobbiamo attivare il modulo del sensore ad ultrasuoni per trasmettere il segnale utilizzando arduino e quindi attendere la ricezione di ECHO. Arduino legge il tempo tra l'attivazione e l'ECHO ricevuto. Sappiamo che la velocità del suono è di circa 340 m / s. quindi possiamo calcolare la distanza usando la formula data:

Distanza = (tempo di viaggio / 2) * velocità del suono

Dove la velocità del suono è di circa 340 m al secondo.

Un LCD 16x2 viene utilizzato per la visualizzazione della distanza.

Scopri di più sul funzionamento del progetto di misurazione della distanza in questo tutorial: Misurazione della distanza mediante sensore a ultrasuoni e microcontrollore AVR.

Codice del sensore ad ultrasuoni Arduino per la misurazione della distanza

Il codice completo per questo progetto di misurazione della distanza ad ultrasuoni è fornito in fondo a questa pagina. Nel codice leggiamo il tempo usando pulseIn (pin). Quindi eseguire i calcoli e visualizzare il risultato sul display LCD 16x2 utilizzando le funzioni appropriate.