การเชื่อมต่อโมดูล Ultrasonic Range HC-SR04 กับ Arduino: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

เฮ้ ว่าไงพวก! Akarsh ที่นี่จาก CETech

โปรเจ็กต์นี้ของฉันค่อนข้างจะเรียบง่ายแต่ก็สนุกเหมือนโปรเจ็กต์อื่นๆ ในโครงการนี้ เราจะเชื่อมต่อโมดูลเซ็นเซอร์ระยะอัลตราโซนิก HC-SR04 โมดูลนี้ทำงานโดยการสร้างคลื่นเสียงอัลตราโซนิกที่อยู่นอกช่วงเสียงของมนุษย์และจากความล่าช้าระหว่างการส่งและการรับคลื่นที่สร้างขึ้น ระยะทางจะถูกคำนวณ

ในที่นี้เราจะเชื่อมต่อเซ็นเซอร์นี้กับ Arduino และจะพยายามเลียนแบบระบบช่วยจอดรถที่ตามระยะห่างจากสิ่งกีดขวางด้านหลัง จะสร้างเสียงต่างๆ และไฟ LED ที่แตกต่างกันไปตามระยะทาง

มาถึงส่วนที่สนุกแล้วตอนนี้

ขั้นตอนที่ 1: รับ PCB สำหรับโครงการของคุณที่ผลิต

คุณต้องตรวจสอบ PCBWAY เพื่อสั่งซื้อ PCB ออนไลน์ในราคาถูก!

คุณจะได้รับ PCB คุณภาพดี 10 ชิ้นที่ผลิตและจัดส่งถึงมือคุณในราคาถูก คุณยังจะได้รับส่วนลดสำหรับการจัดส่งในการสั่งซื้อครั้งแรกของคุณ อัปโหลดไฟล์ Gerber ของคุณไปยัง PCBWAY เพื่อผลิตไฟล์เหล่านั้นด้วยคุณภาพที่ดีและเวลาตอบสนองที่รวดเร็ว ตรวจสอบฟังก์ชั่น Gerber viewer ออนไลน์ของพวกเขา ด้วยคะแนนสะสม คุณจะได้รับของฟรีจากร้านขายของกระจุกกระจิก

ขั้นตอนที่ 2: เกี่ยวกับ HC-SR04 Ultrasonic Ranging Module

เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก (หรือตัวแปลงสัญญาณ) ทำงานบนหลักการเดียวกับระบบเรดาร์ เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกสามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นคลื่นเสียงและในทางกลับกัน สัญญาณคลื่นเสียงเป็นคลื่นอัลตราโซนิกที่เคลื่อนที่ด้วยความถี่ที่สูงกว่า 18kHz เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก HC SR04 ที่มีชื่อเสียงสร้างคลื่นอัลตราโซนิกที่ความถี่ 40kHz โมดูลนี้มี 4 พิน ได้แก่ Echo, Trigger, Vcc และ GND

โดยปกติไมโครคอนโทรลเลอร์จะใช้สำหรับการสื่อสารกับเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก ในการเริ่มต้นการวัดระยะทาง ไมโครคอนโทรลเลอร์จะส่งสัญญาณทริกเกอร์ไปยังเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก รอบการทำงานของสัญญาณทริกเกอร์นี้คือ 10µS สำหรับเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก HC-SR04 เมื่อถูกกระตุ้น เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกจะสร้างคลื่นเสียง (อัลตราโซนิก) แปดคลื่นและเริ่มจับเวลา ทันทีที่ได้รับสัญญาณสะท้อน (echo) ตัวจับเวลาจะหยุดลง เอาต์พุตของเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเป็นพัลส์สูงที่มีระยะเวลาเท่ากันกับความแตกต่างของเวลาระหว่างการระเบิดอัลตราโซนิกที่ส่งและสัญญาณก้องที่ได้รับ

ไมโครคอนโทรลเลอร์ตีความสัญญาณเวลาเป็นระยะทางโดยใช้ฟังก์ชันต่อไปนี้:

ระยะทาง (ซม.) = Echo Pulse Width (ไมโครวินาที)/58

ในทางทฤษฎี สามารถคำนวณระยะทางโดยใช้สูตรการวัด TRD (เวลา/อัตรา/ระยะทาง) เนื่องจากระยะทางที่คำนวณได้คือระยะทางที่เดินทางจากทรานสดิวเซอร์อัลตราโซนิกไปยังวัตถุ และกลับไปยังทรานสดิวเซอร์ ซึ่งเป็นการเดินทางแบบสองทาง โดยการหารระยะนี้ด้วย 2 คุณสามารถกำหนดระยะทางจริงจากตัวแปลงสัญญาณไปยังวัตถุได้ คลื่นอุลตร้าโซนิคเดินทางด้วยความเร็วเสียง (343 m/s ที่ 20°C) ระยะห่างระหว่างวัตถุกับเซ็นเซอร์คือครึ่งหนึ่งของระยะทางที่คลื่นเสียงเดินทาง และสามารถคำนวณได้โดยใช้ฟังก์ชันด้านล่าง:

ระยะทาง(ซม.) = (เวลาที่ถ่าย x ความเร็วของเสียง)/2

ขั้นตอนที่ 3: ทำการเชื่อมต่อ

สำหรับขั้นตอนนี้ วัสดุที่จำเป็น ได้แก่ Arduino UNO, HC-SR04 Ultrasonic Distance sensor module, LEDs, Piezo Buzzer, Jumper cables

การเชื่อมต่อจะดำเนินการในขั้นตอนต่อไปนี้:

1) เชื่อมต่อ Echo Pin ของเซ็นเซอร์กับ GPIO Pin 11 ของ Arduino, Trigger Pin ของเซ็นเซอร์กับเซ็นเซอร์กับ GPIO Pin 12 ของ Arduino UNO และ Vcc และ GND Pins ของเซ็นเซอร์กับ 5V และ GND ของ Arduino

2) ใช้ LED 3 ดวงและเชื่อมต่อแคโทด (โดยทั่วไปจะเป็นขาที่ยาวกว่า) ของ LED กับหมุด GPIO ของ Arduino 9, 8 และ 7 ตามลำดับ เชื่อมต่อขั้วบวก (โดยทั่วไปคือขาที่สั้นกว่า) ของ LED เหล่านี้กับ GND

3) ใช้ออดเพียโซ เชื่อมต่อพินบวกกับพิน GPIO 10 ของ Arduino และพินลบกับ GND

และด้วยวิธีนี้ การเชื่อมต่อของโครงการจะเสร็จสิ้น ตอนนี้เชื่อมต่อ Arduino กับพีซีของคุณและไปยังขั้นตอนถัดไป

ขั้นตอนที่ 4: การเข้ารหัส Arduino UNO Module

ในขั้นตอนนี้ เราจะอัปโหลดโค้ดใน Arduino UNO ของเราเพื่อวัดระยะห่างของสิ่งกีดขวางในบริเวณใกล้เคียง และตามระยะทางนั้นจะส่งเสียงกริ่งและไฟ LED สว่างขึ้น นอกจากนี้เรายังสามารถดูการอ่านระยะทางบน Serial Monitor ขั้นตอนที่ต้องปฏิบัติตามคือ:

1) ย้ายไปยังที่เก็บ GitHub ของโครงการจากที่นี่

2) บนที่เก็บ Github คุณจะเห็นไฟล์ชื่อ "sketch_sep03a.ino" นี่คือรหัสสำหรับโครงการ เปิดไฟล์นั้นและคัดลอกโค้ดที่เขียนไว้

3) เปิด Arduino IDE แล้วเลือกบอร์ดและพอร์ต COM ที่ถูกต้อง

4) วางโค้ดใน Arduino IDE ของคุณและอัปโหลดไปยังบอร์ด Arduino UNO

และด้วยวิธีนี้ ส่วนการเขียนโค้ดสำหรับโปรเจ็กต์นี้ก็เสร็จสิ้นเช่นกัน

ขั้นตอนที่ 5: ถึงเวลาเล่น !

ทันทีที่โค้ดถูกอัปโหลด คุณสามารถเปิด Serial monitor เพื่อดูการอ่านระยะทางจากโมดูล Ultrasonic Sensor ค่าที่อ่านได้จะอัปเดตหลังจากช่วงเวลาที่กำหนด คุณสามารถวางสิ่งกีดขวางไว้ด้านหน้าโมดูลอัลตราโซนิกและสังเกตการเปลี่ยนแปลงในการอ่านที่แสดงที่นั่น นอกเหนือจากการอ่านที่แสดงบนจอภาพแบบอนุกรมแล้ว ไฟ LED และออดที่เชื่อมต่อกับออดจะแสดงสิ่งกีดขวางในช่วงต่างๆ ดังนี้:

1) หากระยะห่างของสิ่งกีดขวางที่ใกล้ที่สุดเกิน 50 ซม. ไฟ LED ทั้งหมดจะอยู่ในสถานะปิดและเสียงกริ่งจะไม่ดัง

2) หากระยะห่างของสิ่งกีดขวางที่ใกล้ที่สุดน้อยกว่าหรือเท่ากับ 50 ซม. แต่มากกว่า 25 ซม. จากนั้นไฟ LED ดวงแรกจะสว่างขึ้นและเสียงบี๊บจะสร้างเสียงบี๊บด้วยความล่าช้า 250 ms

3) หากระยะห่างของสิ่งกีดขวางที่ใกล้ที่สุดน้อยกว่าหรือเท่ากับ 25 ซม. แต่มากกว่า 10 ซม. จากนั้นไฟ LED ดวงแรกและดวงที่สองจะสว่างขึ้นและเสียงบี๊บจะสร้างเสียงบี๊บด้วยความล่าช้า 50 ms

4) และหากระยะห่างของสิ่งกีดขวางที่ใกล้ที่สุดน้อยกว่า 10 ซม. จากนั้นไฟ LED ทั้งสามดวงจะสว่างขึ้นและออดจะส่งเสียงต่อเนื่อง

ด้วยวิธีนี้ โครงการนี้จะรับรู้ระยะทางและให้ตัวบ่งชี้ที่แตกต่างกันตามช่วงระยะทาง

หวังว่าคุณจะชอบการกวดวิชา