Afstandsmeting met behulp van ultrasone sensor en Arduino

Ultrasone sensoren zijn geweldige hulpmiddelen om afstanden te meten en objecten te detecteren zonder enig daadwerkelijk contact met de fysieke wereld. Het wordt gebruikt in verschillende toepassingen, zoals het meten van het vloeistofpeil, het controleren van de nabijheid en nog populairder in auto's om te helpen bij zelfparkeren of antibotsingssystemen. Eerder hebben we ook veel ultrasone sensorprojecten gebouwd, zoals waterpeildetectie, ultrasone radar enz. Dit is een efficiënte manier om kleine afstanden nauwkeurig te meten. In dit project hebben we de HC-SR04 Ultrasone Sensor met Arduino gebruikt om de afstand van een obstakel tot de sensor te bepalen. Het basisprincipe van ultrasone afstandsmeting is gebaseerd op ECHO. Wanneer geluidsgolven in de omgeving worden uitgezonden, keren golven terug naar de oorsprong als ECHO nadat ze op het obstakel zijn geraakt. We hoeven dus alleen de reistijd van beide geluiden te berekenen: uitgaande tijd en terugkerende tijd naar de oorsprong na het raken van het obstakel. Omdat de snelheid van het geluid bij ons bekend is, kunnen we na enige berekening de afstand berekenen. We gaan dezelfde techniek gebruiken voor dit Arduino-afstandsmeetproject, dus laten we aan de slag gaan.

Gebruikte componenten

1. Arduino Uno of Pro Mini
2. Ultrasone sensormodule
3. 16x2 LCD
4. Schaal
5. Broodplank
6. 9 volt batterij
7. Draden aansluiten

Ultrasone sensormodule

Er zijn veel soorten Arduino-afstandssensoren, maar in dit project hebben we de HC-SR04 gebruikt om afstanden te meten in het bereik van 2 cm- 400 cm met een nauwkeurigheid van 3 mm. De sensormodule bestaat uit een ultrasone zender, ontvanger en stuurschakeling. Het werkingsprincipe van ultrasone sensor is als volgt:

1. Signaal met hoog niveau wordt voor 10us verzonden met behulp van Trigger.
2. De module verzendt automatisch acht signalen van 40 kHz en detecteert vervolgens of er een puls wordt ontvangen of niet.
3. Als het signaal wordt ontvangen, is het op hoog niveau. De tijd met een hoge duur is het tijdsverschil tussen het verzenden en ontvangen van het signaal.

Afstand = (tijd x geluidssnelheid in lucht (340 m / s)) / 2

Tijdschema

De module werkt aan het natuurlijke fenomeen ECHO van geluid. Een puls wordt verzonden gedurende ongeveer 10us om de module te activeren. Waarna de module automatisch 8 cycli van 40 KHz ultrasoon signaal verstuurt en de echo controleert. Het signaal na het slaan met een obstakel keert terug en wordt opgevangen door de ontvanger. Dus de afstand van het obstakel tot de sensor wordt eenvoudig berekend met de formule die wordt gegeven als

Afstand = (tijd x snelheid) / 2.

Hier hebben we het product van snelheid en tijd door 2 gedeeld, omdat de tijd de totale tijd is die nodig was om het obstakel te bereiken en terug te keren. De tijd om een ​​obstakel te bereiken is dus slechts de helft van de totale tijd die nodig is.

Ultrasone sensor Arduino schakelschema en uitleg

Het schakelschema voor arduino en ultrasone sensor wordt hierboven weergegeven om de afstand te meten. In circuitverbindingen De "trigger" en "echo" -pennen van de ultrasone sensormodule zijn rechtstreeks verbonden met pen 18 (A4) en 19 (A5) van arduino. Een 16x2 LCD is verbonden met arduino in 4-bit modus. Controle pin RS, RW en En zijn direct verbonden met Arduino pin 2, GND en 3. En data pin D4-D7 is verbonden met 4, 5, 6 en 7 van Arduino.

Allereerst moeten we de ultrasone sensormodule activeren om een ​​signaal te verzenden met behulp van arduino en vervolgens wachten op ECHO ontvangen. Arduino leest de tijd tussen triggering en ontvangen ECHO. We weten dat de geluidssnelheid ongeveer 340 m / s is. dus we kunnen de afstand berekenen met behulp van de gegeven formule:

Afstand = (reistijd / 2) * geluidssnelheid

Waar de geluidssnelheid ongeveer 340m per seconde is.

Een 16x2 LCD wordt gebruikt om de afstand weer te geven.

Lees meer over de werking van een afstandsmetingproject in deze tutorial: Afstandsmeting met behulp van ultrasone sensor en AVR-microcontroller.

Arduino Ultrasone sensorcode voor afstandsmeting

De volledige code voor dit ultrasone afstandsmeetproject vindt u onderaan deze pagina. In de code lezen we de tijd met pulseIn (pin). En voer vervolgens berekeningen uit en laat het resultaat zien op een 16x2 LCD-scherm met behulp van de juiste functies.