Lekce 9 - Měříme vzdálenost s HC-SR04

V tomto díle si ukážeme, jak efektivně a celkem levně měřit vzdálenost pomocí ultrazvukového modulu HC-SR04. Jedná se o kompaktní modul o velikosti velikosti cca 44x20mm, který je již samostatně funkční a není již potřeba připojovat další součástky. Jeho cena se pohybuje okolo 100Kč. Má celkem 4 piny z čehož je jeden napájecí, druhý pro vstupní puls, další pro výstupní puls a samozřejmně také zem. Je možné ho napájet 5V.

Pokud sjte si zapojili 7-segmentový displej z minulého dílu, můžete toto zapojení využít a zobrazovat naměřenou vzdálenost na tomto displeji, nebo informace z měření do počítače a zobrazovat pomocí SerialMonitor. Samozřejmně můžete použít i jiné druhy zobrazení hodnoty na jiném druhu dipleje tak i pomocí řade LED diod připojených k Arduinu.

Nejdříve si ukážeme základní zapojení pouze s ultrazvukovým modulem. Schéma nepřikládám, je tak jednoducjé, že by byla ztráta času ho vytvářet. Modul je také hezky popsaný, takže by neměl být problém.

Program pro měření vzálenosti je opravdu jednoduchý:

#define ECHOPIN 2        // Echo pin z HC-SC04 na pin 2
#define TRIGPIN 3        // Trig pin z HC-SC04 na pin 3

void setup()
{
//Nastaví sériovou komunikaci
Serial.begin(9600);
//Nastaví pin 2 jako vstupní
pinMode(ECHOPIN, INPUT);
//Nastaví pin 3 jako výstupní
pinMode(TRIGPIN, OUTPUT);
 
}


void loop()
{
 // Vyšle impuls do modulu HC-SR04
  digitalWrite(TRIGPIN, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIGPIN, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIGPIN, LOW);
  
  // Spočítá vzdálenost
  float distance = pulseIn(ECHOPIN, HIGH);
  distance= distance*0.017315f;
  
  // odešle informace na sérivý port
  Serial.print(distance);
  Serial.print("cm\n");
  
  //počká 1 sekundu
  delay(1000);  
}

     Jak můžete vidět v kódu, objevila se nám tam nová funkce a to pulseIn(pin, HIGH). Tato funkce vrací počet mikrosekund od detekovaní pulsu a to buď v hodnotě LOW nebo HIGH.  Takže k vysvětlení. Po vyslání impulsu do modulu program počká na zpětné odeslání pulzu od modulu, kdy funkce pulseIn() nám vrátí potřebný počet mikrosekund. S tímto číslem můžeme dále pracovat. Vezmeme v úvahu rychlost zvuku 346,3 m*s-1 a to při teplotě suchého vzduchu 25°C. To znamená, že za 1mikrosekundu urazí v metrech 346,3/1000000 což je 0,0003463 metru. Převedo na cm to je 0,03463cm/mikrosekundu. Vzhledem k tomu, že signál jde od čidla k předmětu, kde se odrazí a zase zpět, musíme tuto vzdálenost ještě vydělit číslem 2. Výsledek je. že se vzdálenost bude rovnat počtem mikrosekund násobených číslem 0,017315. Výsledek zašleme na seriový port, kde se každou vteřinu zobrazí.

     Tak doufám, že Vám vše funguje. Nezapomeňte si nastavit stejnou rychlost v Serial Monitoru jako máte v programu. Návod bude stejný jako v lekci zde.

     Meření je docela přesné, pouze v zapojení s displejem jsem nechal přesnost na celé centimetry. V profesionálním meření je třeba počítat, že rychlost zvuku se bude nepatrně měnit v závislosti na teplotě, vlhkosti a tlaku vzduchu.