Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Połączenie czujnika ultradźwiękowego z Arduino

Kompletny poradnik, krok po kroku pokazujący współpracę czujnika ultradźwiękowego z Arduino.
Article Image

Dzisiaj chciałbym przedstawić kompletną dyskusję na temat połączenia czujnika ultradźwiękowego z Arduino. Chciałbym powiedzieć kilka szczegółów na temat czujnika ultradźwiękowego, po tym przejdziemy do połączenia czujnika ultradźwiękowego z Arduino. Czujnik ultradźwiękowy znany jest również jako czujnik SONAR. SONAR to skrót od Sound Navigation and Ranging (pl. nawigacja dźwiękowa i pomiar odległości). Ultradźwięki są najczęściej stosowane do pomiaru odległości. Mogą być również używane do pomiaru głębokości morza.

Podzieliłem się już biblioteką czujników ultradźwiękowych dla Proteusa. Czujnik ultradźwiękowy/SONAR jest urządzeniem elektronicznym służącym do szacowania odległości obiektu poprzez ciągłe emitowanie fal dźwiękowych o określonej częstotliwości i nasłuchiwanie, czy transmitowana fala dźwiękowa odbija się od niego. Mierzy on czas pomiędzy nadaniem a odbiorem fali dźwiękowej, który w rzeczywistości jest równy odległości obiektu od SONARu. Czujnik optyczny posiada zarówno nadajnik do nadawania, jak i odbiornik do odbierania fal. Jednak w porównaniu z czujnikiem optycznym, czujnik ultradźwiękowy posiada tylko jeden element służący do nadawania i odbierania fal ultradźwiękowych. Podzieliłem się również symulacją czujnika ultradźwiękowego w Proteusie. Czujnik ultradźwiękowy posiada cztery piny, których szczegóły zostaną podane w dalszej części tego poradnika. Jest to kolejny czujnik podobny do czujnika ultradźwiękowego, czyli czujnik PNG. PNG posiada trzy piny. Oba te czujniki przeznaczone są do szacowania odległości obiektu od czujnika. W tym poradniku wykorzystam czujnik ultradźwiękowy. Podstawowa zasada działania czujnika ultradźwiękowego polega na tym, że wysyła on fale ultradźwiękowe i odbiera je po odbiciu od powierzchni obiektu oraz mierzy czas pomiędzy nadaniem a odbiorem fali ultradźwiękowej. Pozostałe szczegóły dotyczące czujnika ultradźwiękowego/SONARu zostaną podane w dalszej części artykułu.

Połączenie czujnika ultradźwiękowego z Arduino

Czujnik ultradźwiękowy znany jest również pod nazwą SONAR. Służy do pomiaru odległości pomiędzy obiektem a samym czujnikiem. Nadaje fale ultradźwiękowe i odbiera je z powrotem po odbiciu od powierzchni obiektu. Następnie mierzy czas trwania całego procesu, który jest równy odległości pomiędzy obiektem a samym czujnikiem. Posiada cztery piny i jest bardzo łatwy w użyciu. Jest łatwo dostępny na rynku i jest dostępny w bardzo niskich cenach. Ma on szerokie zastosowanie np. do szacowania głębokości morza i wielu innych. Czujnik SONAR/ultradźwiękowy wraz z odpowiednim oznakowaniem przedstawiono na rysunku poniżej.

1. Piny czujnika ultradźwiękowego

• Czujnik ultradźwiękowy posiada w sumie cztery piny, z których każdy ma do wykonania inne zadanie.

• Wszystkie piny czujnika ultradźwiękowego są wymienione w tabeli przedstawionej na rysunku poniżej.

2. Opis pinów czujnika ultradźwiękowego

• Ponieważ każdy pin ma inne zadanie do wykonania, więc musimy wiedzieć o funkcjonalności każdego z nich.

• Opis pinów czujnika ultradźwiękowego znajduje się w tabeli przedstawionej na rysunku poniżej.

3. Rozkład pinów czujnika ultradźwiękowego

• Diagram pinów dostarcza nam informacji o wszystkich pinach urządzenia elektronicznego.

• Schemat połączeń układu czujnika ultradźwiękowego przedstawiony jest na poniższym rysunku.

4. Zasada działania czujnika ultradźwiękowego

• Czujnik ultradźwiękowy transmituje fale dźwiękowe.

• Fale te są odbijane z powrotem od powierzchni obiektu.

• Czujniki ultradźwiękowe odbierają odbite fale.

• Następnie mierzy czas, jaki upłynął podczas całego procesu, od nadania do odbioru, jest to tzw. czas podróży w obie strony.

• Czas ten jest równy odległości pomiędzy obiektem a samym czujnikiem.

• Mam również pokazać kilka pomocy wizualnych, tak, że można łatwo zrozumieć jego zasadę działania.

• Zasada działania czujnika ultradźwiękowego przedstawiona jest na poniższym rysunku.

5. Schemat podłączenia czujnika ultradźwiękowego z Arduino

• W poprzednim poradniku podzieliłem się również połączeniem czujnika ultradźwiękowego z Arduino.

• Omówiłem szczegółowe informacje na temat połączenia wielu czujników ultradźwiękowych z Arduino.

• Na rysunku poniżej podany jest w pełni oznaczony schemat elektryczny połączenia czujnika ultradźwiękowego z Arduino.

6. Kod źródłowy połączenia czujnika ultradźwiękowego z Arduino

• Podałem kompletny kod Arduino połączenia czujnika ultradźwiękowego z Arduino.

• Musisz po prostu skopiować i wkleić cały kod do swojego oprogramowania Arduino.

• Po wgraniu go na płytkę Arduino, będziesz w stanie uzyskać pożądane rezultaty.

// definiuje numery pinów Arduino
const int trigPin = 12;
const int echoPin = 11;
// defines variables
long duration;
int distance;
void setup() 
{
pinMode(trigPin, OUTPUT); // Ustawia trigPin jako Output
pinMode(echoPin, INPUT); // Ustawia echoPin jako wejście
Serial.begin(9600); // Uruchamia komunikację szeregową
}
void loop() {
// Czyści trigPin
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
// Ustawia trigPin w stan HIGH na 10 mikrosekund
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
// Odczytuje echoPin, zwraca czas podróży fali dźwiękowej w mikrosekundach
duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
// Obliczanie odległości
distance= duration*0.034/2;
// Wyświetla odległość na monitorze szeregowym
Serial.print("Distance from the object = ");
Serial.print(distance);
Serial.println(" cm");
delay(1000);
}

• W pierwszej kolejności zdefiniowałem piny dla Echo i Trig.

• Następnie zmieniłem ich tryb na wejściowy i wyjściowy.

• W kolejnym kroku, zdefiniowałem wzór do obliczania odległości.

7. Wartości znamionowe czujników ultradźwiękowych

• Z danych znamionowych urządzenia możemy dowiedzieć się o jego zapotrzebowaniu na moc, napięcie i prąd.

• Wartości znamionowe czujników ultradźwiękowych przedstawiono na poniższym rysunku.

8. Wymiary czujnika ultradźwiękowego

• Wymiary czujnika ultradźwiękowego podane są na poniższym rysunku.

9. Funkcje czujnika ultradźwiękowego i wzór do pomiaru odległości

• Funkcje czujnika ultradźwiękowego zestawiono w tabeli przedstawionej na rysunku poniżej.

• Wzór na obliczenie odległości pomiędzy obiektem a samym czujnikiem jest podany poniżej.

Odległość = (prędkość dźwięku × czas)/2

W poradniku połączenie czujnika ultradźwiękowego z Arduino, poznaliśmy piny i zasadę działania czujnika ultradźwiękowego do szacowania odległości obiektu od czujnika. Mam nadzieję, że podobał ci się ten poradnik. Podałem wszystkie ważne szczegóły na temat połączenia czujnika ultradźwiękowego z Arduino. Jeśli zauważysz, że czegoś brakuje, daj mi znać w komentarzach, abym mógł odpowiednio zaktualizować poradnik.

Dalsze tematy będę poruszał w moich kolejnych poradnikach.

Do następnego postu.

Trzymaj się i do zobaczenia.

Wykaz elementów
Ilość
Symbol
Nazwa/opis/gdzie kupić

Artykuł Ultrasonic Sensor Arduino Interfacing opracowano w wersji polskiej na podstawie współpracy z portalem www.theengineeringprojects.com.

Tematyka materiału: Arduino UNO, Czujnik ultradźwiękowy, HC-SR04, Proteus
AUTOR
Źródło
www.theengineeringprojects.com
Udostępnij
UK Logo