Interface do módulo de alcance ultrassônico HC-SR04 com o Arduino: 5 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Ei, tudo bem, pessoal! Akarsh aqui da CETech.

Este meu projeto é um pouco mais simples, mas tão divertido quanto os outros projetos. Neste projeto, iremos fazer a interface de um módulo sensor de distância ultrassônico HC-SR04. Este módulo funciona gerando ondas ultrassônicas que estão fora da faixa audível de seres humanos e a partir do atraso entre a transmissão e recepção da onda gerada calcula-se a distância.

Aqui vamos fazer a interface deste sensor com o Arduino e tentaremos simular um sistema de assistente de estacionamento que de acordo com a distância do obstáculo atrás gera sons diferentes e também acende LEDs diferentes de acordo com a distância.

Então, vamos para a parte divertida agora.

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Etapa 2: Sobre o Módulo Ultrasonic Ranging HC-SR04

O sensor ultrassônico (ou transdutor) funciona com os mesmos princípios de um sistema de radar. Um sensor ultrassônico pode converter energia elétrica em ondas acústicas e vice-versa. O sinal de onda acústica é uma onda ultrassônica viajando a uma frequência acima de 18 kHz. O famoso sensor ultrassônico HC SR04 gera ondas ultrassônicas na frequência de 40kHz. Este módulo tem 4 pinos que são Echo, Trigger, Vcc e GND

Normalmente, um microcontrolador é usado para comunicação com um sensor ultrassônico. Para começar a medir a distância, o microcontrolador envia um sinal de gatilho para o sensor ultrassônico. O ciclo de trabalho desse sinal de disparo é de 10 µS para o sensor ultrassônico HC-SR04. Quando acionado, o sensor ultrassônico gera oito rajadas de onda acústica (ultrassônica) e inicia um contador de tempo. Assim que o sinal refletido (eco) for recebido, o cronômetro para. A saída do sensor ultrassônico é um pulso alto com a mesma duração que a diferença de tempo entre as rajadas ultrassônicas transmitidas e o sinal de eco recebido.

O microcontrolador interpreta o sinal de tempo em distância usando a seguinte função:

Distância (cm) = Largura do pulso do eco (microssegundos) / 58

Teoricamente, a distância pode ser calculada usando a fórmula de medição TRD (tempo / taxa / distância). Como a distância calculada é a distância percorrida do transdutor ultrassônico ao objeto - e de volta ao transdutor - é uma viagem de mão dupla. Dividindo essa distância por 2, você pode determinar a distância real do transdutor ao objeto. As ondas ultrassônicas viajam na velocidade do som (343 m / s a 20 ° C). A distância entre o objeto e o sensor é a metade da distância percorrida pela onda sonora e pode ser calculada usando a função abaixo:

Distância (cm) = (tempo decorrido x velocidade do som) / 2

Etapa 3: Fazendo as conexões

Para esta etapa, os materiais necessários são - Arduino UNO, módulo sensor de distância ultrassônica HC-SR04, LEDs, campainha piezoelétrica, cabos de ligação

As conexões devem ser feitas nas seguintes etapas:

1) Conecte o Pino Eco do Sensor ao GPIO Pino 11 do Arduino, o Pino Gatilho do Sensor ao Sensor ao GPIO Pino 12 do Arduino UNO e os Pinos Vcc e GND do Sensor aos 5V e GND do Arduino.

2) Pegue 3 LEDs e conecte os cátodos (geralmente a perna mais longa) dos LEDs aos pinos GPIO 9, 8 e 7 do Arduino, respectivamente. Conecte o ânodo (geralmente a perna mais curta) desses LEDs ao GND.

3) Pegue a campainha piezo. Conecte seu pino positivo ao pino 10 GPIO do Arduino e o pino negativo ao GND.

E assim são feitas as conexões do projeto. Agora conecte o Arduino ao seu PC e prossiga para as próximas etapas.

Etapa 4: codificando o módulo Arduino UNO

Nesta etapa, vamos fazer o upload do código em nosso Arduino UNO para medir a distância de qualquer obstáculo próximo e de acordo com essa distância soar a campainha e acender os LEDs. Também podemos ver as leituras de distância no Monitor Serial. As etapas a serem seguidas são:

1) Mova para o repositório GitHub do projeto a partir daqui.

2) No repositório Github, você verá um arquivo chamado "sketch_sep03a.ino". Este é o código do projeto. Abra esse arquivo e copie o código escrito nele.

3) Abra o IDE do Arduino e selecione a placa e a porta COM corretas.

4) Cole o código em seu Arduino IDE e carregue-o na placa Arduino UNO.

E desta forma, a parte de codificação para este projeto também é feita.

Etapa 5: hora de jogar

Assim que o código for carregado, você pode abrir o monitor Serial para ver as leituras de distância do módulo Sensor Ultrassônico, as leituras continuam atualizando após um intervalo fixo. Você pode colocar algum obstáculo na frente do módulo Ultrasonic e observar a mudança na leitura mostrada lá. Além das leituras mostradas no monitor serial, os LEDs e a campainha conectados à campainha também indicarão um obstáculo em diferentes faixas da seguinte forma:

1) Se a distância do obstáculo mais próximo for superior a 50 cm. Todos os LEDs estariam no estado DESLIGADO e a campainha também não tocará.

2) Se a distância do obstáculo mais próximo for menor ou igual a 50 cm, mas maior que 25 cm. Em seguida, o primeiro LED acenderá e a campainha criará um som de bipe com um atraso de 250 ms.

3) Se a distância do obstáculo mais próximo for menor ou igual a 25 cm, mas maior que 10 cm. Em seguida, o primeiro e o segundo LED acenderão e a campainha emitirá um som de bipe com um atraso de 50 ms.

4) E se a distância do obstáculo mais próximo for inferior a 10 cm. Em seguida, todos os três LEDs se acenderão e a campainha emitirá um som contínuo.

Desta forma, este projeto sentirá a distância e dará diferentes indicações de acordo com a faixa de distância.

Espero que tenha gostado do tutorial.