Как подключить ультразвуковой датчик к Ардуино

Ультразвуковой датчик расстояния Ардуино HC-SR04 рассмотрим на этом занятии. Расскажем, как подключить ультразвуковой дальномер HC-SR04. Разберем скетч для датчика, который может прекрасно служить для робота при определении расстояния до объектов или обнаружения препятствия. Также рассмотрим самую популярную библиотеку для ультразвуковых дальномеров на Arduino — Ultrasonic.h.

Ультразвуковой дальномер Arduino HC-SR04

Ультразвуковой датчик (ещё его часто называют сонаром или ультразвуковым дальномером) определяет расстояние до объекта так же, как это делают летучие мыши или дельфины. Датчик HC-SR04 генерирует узконаправленный сигнал на частоте 40 кГц и ловит отраженный сигнал (эхо). По времени распространения звука до объекта и обратно можно достаточно точно определить расстояние до него.

По этому же принципу работает множество приборов для исследования пространства — эхолот, сонар, радиолокатор и даже полицейский радар для определения скорости автомобиля. Все эти приборы излучают узконаправленный ультразвуковой сигнал и получают обратно отраженный сигнал. В отличии от инфракрасных дальномеров (IR), на показания ультразвукового датчика (сонара) не влияет цвет объекта.

Но при настройке ультразвукового датчика на Ардуино могут возникнуть трудности с определением расстояния до звукопоглощающих объектов, поскольку они способны полностью погасить излучаемый сигнал. Для идеальной точности измерения расстояния, поверхность изучаемого объекта должна быть ровной и гладкой. Принцип работы ультразвукового датчика hc-sr04 показан на рисунке выше.

Как подключить ультразвуковой датчик к Ардуино

Схема подключения указана на рисунке выше. Отметим, что ультразвуковой дальномер HC-SR04 имеет диапазон измерения от 2 см до 400 см, работает при температурах от 0° до 60° С. Точность измерения составляет ± 1 см, рабочее напряжение датчика до 5,5 В. Для начала мы используем простой скетч, без использования библиотеки Ultrasonic. После подключения к Arduino дальномера HC-SR04 загрузите следующий скетч:

Скетч для подключения датчика hc-sr04 к Arduino

int trigPin = 9; // назначаем имя для Pin8
int echoPin = 8; // назначаем имя для Pin9
 
void setup() { 
  Serial.begin (9600); // подключаем монитор порта
  pinMode(trigPin, OUTPUT); // назначаем trigPin, как выход
  pinMode(echoPin, INPUT); // назначаем echoPin, как вход
} 
 
void loop() { 
  int duration, cm; // назначаем переменную "cm" и "duration" для показаний датчика
  digitalWrite(trigPin, LOW); // изначально датчик не посылает сигнал
  delayMicroseconds(2); // ставим задержку в 2 ммикросекунд

  digitalWrite(trigPin, HIGH); // посылаем сигнал
  delayMicroseconds(10); // ставим задержку в 10 микросекунд
  digitalWrite(trigPin, LOW); // выключаем сигнал

  duration = pulseIn(echoPin, HIGH); // включаем прием сигнала

  cm = duration / 58; // вычисляем расстояние в сантиметрах

  Serial.print(cm); // выводим расстояние в сантиметрах
  Serial.println(" cm");

  delay(1000); // ставим паузу в 1 секунду
}

Пояснения к коду:

1. для подключения выходов Trig и Echo на датчике сонара Ардуино можно использовать любые цифровые входы на микроконтроллере;
2. чтобы получить значение датчика в миллиметрах следует использовать следующую формулу для расчета: cm = duration / 5,8;.

Ультразвуковой дальномер и светодиод Ардуино

Представленный скетч работает без библиотеки, поэтому в коде многовато строчек. Мы воспользуемся библиотекой для ультразвуковых дальномеров, что позволит нам значительно упростить скетч. Для начала установите библиотеку Ultrasonic (инструкция по установке библиотек в Arduino IDE) и загрузите следующую программу в Ардуино. Ссылка на скачивание архива со скетчами и библиотекой Ultrasonic.h — здесь.

Подключите дополнительно к плате RGB светодиод или несколько светодиодов, для создания мини проекта. Цвета светодиода будут переключаться, в зависимости от расстояния от датчика расстояния до предмета. Для управления светодиодами от УЗ датчика в программе используется условные операторы if. После сборки схемы, как на картинке выше, загрузите в микроконтроллер следующую программу.

Скетч с использованием библиотеки Ultrasonic.h

#include "Ultrasonic.h"    // подключаем библиотеку Ultrasonic
Ultrasonic ultrasonic(9, 8); // назначаем выходы для Trig и Echo
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);        // подключаем монитор порта
  pinMode (11, OUTPUT); // подключаем к пину светодиод
  pinMode (12, OUTPUT); // подключаем к пину светодиод
}

void loop () {
  int dist = ultrasonic.Ranging(CM);
  Serial.print(dist);     // выводим расстояние в сантиметрах
  Serial.println(" cm");

  // переключаем цвета светодиода
  if (dist < 50) {digitalWrite(12,0); digitalWrite(11,1);}
  if (dist > 50) {digitalWrite(12,1); digitalWrite(11,0);}

  delay(100);
}

Пояснения к коду:

1. команда Ultrasonic ultrasonic(9, 8); назначает имя для нашего датчика «ultrasonic» и назначаем выходы на Ардуино для Trig и Echo.
2. расстояние при котором будут переключаться светодиоды можно изменить.

18 Replies to “Как подключить ультразвуковой датчик к Ардуино”

1. Спасибо. Полезная статья про УЗ датчик HC-SR04. Было бы хорошо, если вы еще в статье дали ссылку на скачивание библиотеки Ultrasonic.h для УЗ датчика.

   Ответить

2. Возможно ли при помощи такого датчика поддерживать заданное расстояние от датчика до земли. При удалении от земли включить серводвигатель и опустить датчик до заданного расстояния, а, при приближении к земле ближе заданного расстояния, при помощи этого же сервомотора поднять датчик на заданный уровень.

   Ответить

   1. Возможно

      Ответить

      1. куда подключать светадиод

         Ответить

         1. 11 и 12 пин — это все написано в комментариях в скетче Ардуино для ультразвукового датчика

            Ответить

3. «чтобы получить значение датчика в миллиметрах следует использовать следующую формулу для расчета: cm = duration / 5,8;.»
   Но лучше так не делать! На 8-разрядных контроллерах AVR без крайней нужды не следует использовать числа с плавающей точкой.
   Со стройной cm = duration / 5,8; «Sketch uses 3122 bytes (9%) of program storage space.»
   А если использовать целочисленный эквивалент cm = (10 * duration) / 58; «Sketch uses 2576 bytes (7%) of program storage space.»
   546 байт лишними не бывают, да и целочисленные вычисления выполняются значительно быстрее. Береги ресурсы контроллера смолоду! 😉

   Ответить

4. Замените Ranging на read.

   Ответить

   1. Спасибо большое! На странице нету ссылки на скачивание библиотеки, пришлось через саму Ардуино приложение устонавливать

      Ответить

5. Можно ли датчик подключить к 2 и 3 пинам, за место 8 и 9?

   Ответить

   1. Можно

      Ответить

6. Не могу ни в тексте, ни на сайте найти ссылку на библиотеку УЗ дальномера.

   Ответить

   1. согласен с вами.Я начинающий ардуинщик и во всем понемногу разбираюсь.Мне очень важен этот вопрос .

      Ответить

      1. библиотеку вы можете найти в самой программе через управление библиотеками. или скачать вручную через github у дип сика

         Ответить

7. в 11 строке ошибка, помогите исправить . думаю библиотека не та

   Ответить

   1. заменить надо Ranging на read

      Ответить

8. А можно ли подключить echo пин к аналоговому порту? И если да, то как?

   Ответить

9. из-за чего-то вместо сантиметров просто отображаются символы �����, смотрел, собрал правильно по версии без светодиода

   Ответить

   1. В мониторе порта поставь 9600 бод

      Ответить

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.