Ультразвуковой дальномер HC-SR04

Описание

Ультразвуковой дальномер HC-SR04 - предназначен для измерения расстояний от 2 до 400 см, причем предел точности может достигать до 3 мм. Модуль включает ультразвуковой передатчик, приёмник и узел контроля. Основной принцип работы:

  1. Использование триггера ввода/вывода для подачи сигнала (минимум 10 миллисекунд)
  2. Модуль автоматически отправляет 40 кГц сигнал и определяет возвращается ли импульсный сигнал
  3. Если сигнал возвращается, проверяется время между отправкой и возвратом

Расстояние вычисляется по формуле: Расстояние = Время высокого уровня * Скорость звука (340 м/с) / 2 или Расстояние в сантиметрах = Время в мс / 58.

Технические характеристики

  • Рабочее напряжение 5 В
  • Потребление тока 15 мА
  • Рабочая частота 40 Гц
  • Максимальное измеряемое расстояние 4 м
  • Минимальное измеряемое расстояние 2 см
  • Угол измерений 15°

Физические размеры

  • Модуль (Д х Ш х В): 45 х 20 х 15 мм

Плюсы использования данных датчиков

  • Самое популярное и недорогое решение
  • Высокая скорость измерения

Минусы использования данных датчиков

  • Невысокая точность измерения (возможно связана с калибровкой формулы расчета расстояния)

Примечание: Иногда при измерении может происходить «зависание» датчика. Датчик периодически выводит 0. Связано это с использованием функции pulseIn при измерении расстояния, которая ждет сигнала HIGH, не учитывая что он там уже может быть.

Пример подключения и использования

В примере рассматривается измерение расстояния с помощью датчика и вывод расстояния в монитор Serial-порта. Для тестирования примера использовался контроллер Smart UNO.

Схема подключения:

Скетч для загрузки:

const int Trig = 8; //пин для вывода датчика Trig
const int Echo = 9; //пин для вывода датчика Echo
unsigned int time_us = 0; //переменнная для хранения времени отклика
unsigned int distance_cm = 0; //переменнная для хранения расстояния

void setup() {
  pinMode(Trig, OUTPUT); //установка режима пина
  pinMode(Echo, INPUT); //установка режима пина

  Serial.begin(9600); //инициализация Serial-порта
}

void loop() {
  digitalWrite(Trig, HIGH); //подается ультразвуковой сигнал с датчика
  delayMicroseconds(10); //продолжается передача 10 микросекунд
  digitalWrite(Trig, LOW); //подача сигнала прекращается
  time_us = pulseIn(Echo, HIGH); //замер длины импульса
  distance_cm = time_us/58;

  //если произошло зависание, попытаться сбросить пин подключения Echo
  if(distance_cm == 0)
  {
    pinMode(Echo, OUTPUT);
    digitalWrite(Echo, LOW);
    pinMode(Echo, INPUT);
    return;
  }
  
  //Вывод данных в монитор порта
  Serial.print("The distance is ");
  Serial.print(distance_cm); //пересчет в сантиметры. Для данного датчика постоянная для перевода - 58
  Serial.println(" sm.");

  delay(100); //задержка
}