Avstandsmåling ved hjelp av ultralydssensor og arduino

Ultralydssensorer er gode verktøy for å måle avstand og oppdage gjenstander uten egentlig kontakt med den fysiske verden. Den brukes i flere applikasjoner, som for å måle væskenivå, kontrollere nærhet og enda mer populært i biler for å hjelpe til med selvparkering eller antikollisjonssystemer. Tidligere har vi også bygget mange ultralydssensorprosjekter som vannstandsdeteksjon, ultralydsradar osv. Dette er en effektiv måte å måle små avstander nøyaktig på. I dette prosjektet har vi brukt HC-SR04 Ultralydssensor med Arduino for å bestemme avstanden til en hindring fra sensoren. Det grunnleggende prinsippet for ultralydavstandsmåling er basert på ECHO. Når lydbølger overføres i miljøet, går bølgene tilbake til opprinnelsen som ECHO etter å ha slått på hindringen. Så vi trenger bare å beregne reisetiden til begge lydene betyr utgående tid og returtid til opprinnelse etter å ha slått på hinderet. Ettersom lydhastigheten er kjent for oss, kan vi beregne avstanden etter noen beregninger. Vi skal bruke den samme teknikken for dette Arduino-avstandsmåleprosjektet, så la oss komme i gang.

Komponenter brukt

1. Arduino Uno eller Pro Mini
2. Ultralydsensormodul
3. 16x2 LCD
4. Skala
5. Brettbrett
6. 9 volt batteri
7. Koble ledninger

Ultralydsensormodul

Det er mange typer Arduino avstandssensorer, men i dette prosjektet har vi brukt HC-SR04 til å måle avstand i området 2cm-400cm med en nøyaktighet på 3mm. Sensormodulen består av en ultralydsender, mottaker og kontrollkrets. Arbeidsprinsippet til ultralydssensor er som følger:

1. Høyt nivå signal sendes i 10us ved hjelp av Trigger.
2. Modulen sender åtte 40 KHz signaler automatisk, og oppdager deretter om puls mottas eller ikke.
3. Hvis signalet mottas, er det gjennom høyt nivå. Tiden med høy varighet er tidsgapet mellom sending og mottak av signalet.

Avstand = (Tid x Lydhastighet i luft (340 m / s)) / 2

Timing Diagram

Modulen jobber med det naturlige fenomenet ECHO av lyd. En puls sendes i omtrent 10us for å utløse modulen. Deretter sender modulen automatisk 8 sykluser med 40 KHz ultralydssignal og sjekker ekkoet. Signalet etter å ha slått med en hindring kommer tilbake og blir fanget av mottakeren. Dermed blir avstanden til hindringen fra sensoren ganske enkelt beregnet av formelen gitt som

Avstand = (tid x hastighet) / 2.

Her har vi delt produktet av hastighet og tid med 2 fordi tiden er den totale tiden det tok å nå hindringen og komme tilbake. Dermed er tiden for å nå hindringen bare halvparten av den totale tiden det tar.

Ultralydssensor Arduino kretsdiagram og forklaring

Kretsskjemaet for arduino og ultralydssensor er vist ovenfor for å måle avstanden. I kretsforbindelser Ultralydsensormodulens "trigger" og "echo" pinner er direkte koblet til pin 18 (A4) og 19 (A5) i arduino. En 16x2 LCD er koblet til arduino i 4-biters modus. Kontrollpinne RS, RW og En er direkte koblet til arduino pin 2, GND og 3. Og datapinne D4-D7 er koblet til 4, 5, 6 og 7 i arduino.

Først og fremst må vi utløse ultralydsensormodulen for å overføre signal ved hjelp av arduino og deretter vente på mottak av ECHO. Arduino leser tiden mellom utløsende og mottatt ECHO. Vi vet at lydhastigheten er rundt 340m / s. slik at vi kan beregne avstand ved å bruke gitt formel:

Avstand = (reisetid / 2) * lydens hastighet

Hvor lydhastigheten er rundt 340m per sekund.

En 16x2 LCD brukes til å vise avstand.

Finn mer om arbeidet med avstandsmålingsprosjektet i denne opplæringen: Avstandsmåling ved hjelp av ultralydssensor og AVR Microcontroller.

Arduino Ultralydssensorkode for avstandsmåling

Den komplette koden for dette ultralydsmåleprosjektet er gitt nederst på denne siden. I koden leser vi tiden ved å bruke pulseIn (pin). Og utfør deretter beregninger og vist resultat på 16x2 LCD ved å bruke passende funksjoner.