Entfernungsmessung mit Ultraschallsensor und Arduino

Ultraschallsensoren sind großartige Werkzeuge, um Entfernungen zu messen und Objekte ohne tatsächlichen Kontakt mit der physischen Welt zu erkennen. Es wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, z. B. zur Messung des Flüssigkeitsstands, zur Überprüfung der Nähe und noch beliebter in Kraftfahrzeugen, um Selbstpark- oder Antikollisionssysteme zu unterstützen. Zuvor haben wir auch viele Ultraschallsensorprojekte wie Wasserstandserkennung, Ultraschallradar usw. Dies ist eine effiziente Methode, um kleine Entfernungen präzise zu messen. In diesem Projekt haben wir den Ultraschallsensor HC-SR04 mit Arduino verwendet um den Abstand eines Hindernisses vom Sensor zu bestimmen. Das Grundprinzip der Ultraschall-Entfernungsmessung basiert auf ECHO. Wenn Schallwellen in der Umgebung übertragen werden, kehren die Wellen nach dem Auftreffen auf das Hindernis als ECHO zum Ursprung zurück. Wir müssen also nur die Reisezeit beider Geräusche berechnen, dh die Ausgangszeit und die Rückkehrzeit zum Ursprung nach dem Auftreffen auf das Hindernis. Da uns die Schallgeschwindigkeit bekannt ist, können wir nach einiger Berechnung die Entfernung berechnen. Wir werden dieselbe Technik für dieses Arduino-Entfernungsmessprojekt verwenden, also fangen wir an.

Verwendete Komponenten

1. Arduino Uno oder Pro Mini
2. Ultraschallsensormodul
3. 16x2 LCD
4. Rahmen
5. Brotbrett
6. 9 Volt Batterie
7. Kabel anschließen

Ultraschallsensormodul

Es gibt viele Arten von Arduino-Abstandssensoren, aber in diesem Projekt haben wir den HC-SR04 verwendet, um Entfernungen im Bereich von 2 cm bis 400 cm mit einer Genauigkeit von 3 mm zu messen. Das Sensormodul besteht aus einem Ultraschallsender, -empfänger und einer Steuerschaltung. Das Funktionsprinzip des Ultraschallsensors ist wie folgt:

1. Ein High-Level-Signal wird für 10us mit Trigger gesendet.
2. Das Modul sendet automatisch acht 40-KHz-Signale und erkennt dann, ob ein Impuls empfangen wird oder nicht.
3. Wenn das Signal empfangen wird, ist es durch hohen Pegel. Die Zeit von hoher Dauer ist die Zeitlücke zwischen dem Senden und Empfangen des Signals.

Entfernung = (Zeit x Schallgeschwindigkeit in Luft (340 m / s)) / 2

Zeitdiagramm

Das Modul beschäftigt sich mit dem natürlichen Phänomen des ECHO des Klangs. Ein Impuls wird für ungefähr 10us gesendet, um das Modul auszulösen. Danach sendet das Modul automatisch 8 Zyklen eines 40-kHz-Ultraschallsignals und überprüft sein Echo. Das Signal nach dem Aufprall auf ein Hindernis kehrt zurück und wird vom Empfänger erfasst. Somit wird der Abstand des Hindernisses vom Sensor einfach nach der Formel berechnet, die als angegeben ist

Entfernung = (Zeit x Geschwindigkeit) / 2.

Hier haben wir das Produkt aus Geschwindigkeit und Zeit durch 2 geteilt, da die Zeit die Gesamtzeit ist, die benötigt wurde, um das Hindernis zu erreichen und zurückzukehren. Somit beträgt die Zeit zum Erreichen des Hindernisses nur die Hälfte der Gesamtzeit.

Arduino-Schaltplan und Erklärung des Ultraschallsensors

Das Schaltbild für Arduino und Ultraschallsensor ist oben gezeigt, um die Entfernung zu messen. Bei Schaltkreisverbindungen sind die „Trigger“ - und „Echo“ -Pins des Ultraschallsensormoduls direkt mit Pin 18 (A4) und 19 (A5) des Arduino verbunden. Ein 16x2 LCD ist im 4-Bit-Modus mit Arduino verbunden. Die Steuerpins RS, RW und En sind direkt mit den Arduino-Pins 2, GND und 3 verbunden. Der Daten-Pin D4-D7 ist mit den 4, 5, 6 und 7 von Arduino verbunden.

Zuerst müssen wir das Ultraschallsensormodul auslösen, um mithilfe von Arduino ein Signal zu senden, und dann auf den Empfang von ECHO warten. Arduino liest die Zeit zwischen dem Auslösen und dem Empfang von ECHO. Wir wissen, dass die Schallgeschwindigkeit bei 340 m / s liegt. So können wir die Entfernung anhand der folgenden Formel berechnen:

Entfernung = (Fahrzeit / 2) * Schallgeschwindigkeit

Wo Schallgeschwindigkeit um 340m pro Sekunde.

Ein 16x2 LCD wird zur Anzeige der Entfernung verwendet.

Weitere Informationen zur Funktionsweise des Entfernungsmessungsprojekts finden Sie in diesem Lernprogramm: Entfernungsmessung mit Ultraschallsensor und AVR-Mikrocontroller.

Arduino Ultraschallsensor Code zur Entfernungsmessung

Der vollständige Code für dieses Ultraschall-Entfernungsmessprojekt ist unten auf dieser Seite angegeben. Im Code lesen wir die Zeit mit pulsIn (Pin). Führen Sie dann Berechnungen und angezeigte Ergebnisse auf dem 16x2-LCD durch, indem Sie die entsprechenden Funktionen verwenden.