HY-SRF05 ultrahangos szenzor, 5 tűs, 2–450 cm, 5 V

A HY-SRF05 ultrahangos szenzor fizikai érintkezés nélkül méri a távolságot egy akadályig, egy azonos panelre szerelt ultrahang-adó és -vevő segítségével. Ez az egyik leggyakrabban használt modul akadálykerülő robotoknál, parkolási rendszereknél vagy oktatási célú távolságmérő projekteknél, egyszerű bekötése és a HC-SR04-gyel való kompatibilitása miatt.

Ebben az oktatóanyagban a modult egy Arduino Uno-hoz csatlakoztatjuk standard módban, külön TRIG és ECHO lábakkal, majd írunk egy egyszerű programot, amely leolvassa a távolságot és megjeleníti a soros monitoron.

Hogyan működik:

A modul akkor indít el egy mérést, amikor a TRIG lábon egy minimum 10 mikroszekundumos HIGH impulzust kap. Ennek az impulzusnak a vétele után a HY-SRF05 automatikusan kibocsát egy nyolc impulzusból álló, 40 kHz-es ultrahangcsomagot, majd megvárja, hogy ezek visszaverődjenek az akadályról és visszaérjenek a vevőhöz.

Eközben az ECHO láb HIGH állapotban marad, és a HIGH állapot időtartama pontosan a hanghullám oda-vissza útjának idejével egyezik meg. A kód ezt az időtartamot mikroszekundumban méri a pulseIn függvénnyel, és kiszámítja a távolságot a Distanta in centimetri egal cu durata inmultita cu 0.034 si impartita la doi képlettel, ahol a 0.034 a hangsebesség, körülbelül 340 m/s, cm/mikroszekundum mértékegységben kifejezve.

Két mérés között legalább 60 ms-ot kell hagyni, hogy az előző impulzus maradék visszhangjait ne keverjük össze a következő méréssel.

Mire van szükséged:

• 1 x HY-SRF05 ultrahangos szenzor, 5 tűs, 2–450 cm, 5 V
• 1 x Placa dezvoltare Uno R3 cu Wifi ESP8266, compatibila Arduino
• 4 x 40 Fire Dupont 20cm, Tata-Mama

Bekötés:

A modul 5 VDC-ről üzemel és 5V-os TTL logikai szinteket használ, amelyek közvetlenül kompatibilisek az Arduino Uno-val. Kössük a VCC lábat az 5V-ra, a GND-t a panel testére, majd a TRIG-et egy kimenetként konfigurált digitális lábra, az ECHO-t pedig egy bemenetként konfigurált digitális lábra. Az OUT láb csatlakoztatás nélkül marad, hogy a modul standard módban működjön, külön TRIG és ECHO lábakkal.

A kód:

Töltsd fel az alábbi programot az Arduino IDE-ben, a panel Arduino Uno-ra állítva és a megfelelő soros port kiválasztva.

// HY-SRF05 Ultrasonic Distance Sensor with Arduino Uno
// Standard mode: separate TRIG and ECHO pins, OUT pin left unconnected
const int trigPin = 9;   // TRIG pin connected to Arduino digital pin D9
const int echoPin = 10;  // ECHO pin connected to Arduino digital pin D10
void setup() {
  Serial.begin(9600);     // Start serial communication at 9600 baud
  pinMode(trigPin, OUTPUT); // TRIG pin sends the trigger pulse
  pinMode(echoPin, INPUT);  // ECHO pin reads the returning pulse
}
void loop() {
  // Make sure the trigger pin is low before starting
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  // Send a 10 microsecond HIGH pulse to start the measurement
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  // Measure how long the echo pin stays HIGH, in microseconds
  // timeout of 30000 us avoids blocking if no echo is received
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH, 30000);
  // Convert the duration into distance in centimeters
  // speed of sound is about 0.034 cm per microsecond
  // divide by 2 because the sound travels to the object and back
  float distance = duration * 0.034 / 2.0;
  if (duration == 0) {
    Serial.println("No echo received, check the wiring or the object distance");
  } else {
    Serial.print("Distance: ");
    Serial.print(distance);
    Serial.println(" cm");
  }
  // Wait before the next measurement, more than the 60 ms minimum
  delay(100);
}

Hogyan működik a kód:

A program elején definiáljuk a trigPin és echoPin konstansokat, amelyek rendre D9-re és D10-re vannak állítva, pontosan a bekötési rajzban használt lábakra.

A setup függvényben a soros kommunikáció 9600 baud sebességgel inicializálódik a Serial.begin segítségével, a trigPin OUTPUT-ként, az echoPin pedig INPUT-ként kerül beállításra a pinMode függvény segítségével.

A loop függvényben a program először LOW állapotba hozza a trigPin-t két mikroszekundumra, majd HIGH állapotba emeli 10 mikroszekundumra a digitalWrite és delayMicroseconds segítségével, ez pontosan a modul által megkövetelt trigger impulzus.

Az echoPin-en lévő HIGH jel időtartamát a pulseIn függvénnyel olvassuk le, és a duration változóban tároljuk, ezután a távolságot a distance egal cu duration ori 0.034 impartit la doi képlettel számítjuk ki, majd megjelenítjük a soros monitoron a Serial.print segítségével.

Minden ciklus végén egy 100 ms-os delay biztosít egy, a két egymást követő mérés között ajánlott minimum 60 ms-nál nagyobb időközt.

Eredmény:

Nyisd meg a soros monitort az Arduino IDE-ben 9600 baud sebességgel. A távolságnak centiméterben kell megjelennie minden 100 ms-ban, az érték változik, ahogy egy tárgyat közelebb vagy távolabb mozgatsz a szenzortól.

Distance: 23.45 cm
Distance: 23.41 cm
Distance: 22.98 cm
Distance: 45.12 cm
Distance: 44.87 cm
No echo received, check the wiring or the object distance
Distance: 102.33 cm
Distance: 101.90 cm

Gyakori problémák:

Ha a soros monitoron semmi nem jelenik meg, ellenőrizd, hogy a megfelelő COM port és Arduino Uno panel van kiválasztva az Arduino IDE-ben, és hogy a soros monitor sebessége 9600 baud-ra van állítva, ugyanarra az értékre, amelyet a Serial.begin-ben használtunk.

Ha a megjelenített távolság mindig 0 vagy egy nagyon nagy szám, ellenőrizd, hogy az echoPin helyesen van-e beállítva INPUT-ként, és hogy az ECHO vezeték szorosan csatlakozik a D10 lábra, megszakítás nélküli érintkezéssel.

Ha az értékek instabilak vagy hirtelen nagyon eltérő számok között ugrálnak, távolíts el más, ugyanabba az irányba néző ultrahangos szenzorokat, és győződj meg róla, hogy az akadály egy kemény, sík felület, amely merőlegesen van elhelyezve a szenzorra.

Ha a modul egyáltalán nem válaszol, ellenőrizd a tápfeszültség polaritását, a VCC lábat 5V-ra kell kötni, nem 3.3V-ra, különben a szenzor nem indítja el a mérést.

Ha egy 3.3V-os logikájú panelt használsz az Arduino Uno helyett, vedd figyelembe, hogy az 5V-os ECHO jelet egy feszültségosztón kell átvezetni, mielőtt a panel bemeneti lábára érne, különben fennáll a bemenet károsodásának kockázata.

Korlátok és tanácsok:

A HY-SRF05 megbízhatóan mér 2 cm és 450 cm között, maximum 15 fokos érzékelési szöggel, ami azt jelenti, hogy a vékony vagy a szenzor tengelyéhez képest oldalra elhelyezett tárgyakat esetleg nem érzékeli helyesen. A puha anyagok, mint a textíliák vagy a szivacs, elnyelik az ultrahanghullám egy részét, és csökkenthetik a maximális érzékelési távolságot.

Olyan projektekhez, ahol kevesebb szabad láb van a mikrokontrolleren, használhatod a modul egylábas módját, az OUT lábat GND-re kötve és csak a TRIG lábat használva az impulzus küldésére és a visszhang leolvasására, azonban a kétlábas standard mód marad a legbiztonságosabb az első tesztekhez.

Amint az összeállítás stabilan működik, kibővítheted több, különböző irányba néző HY-SRF05 modullal, egy több oldalról akadálykerülő robothoz, vagy beépítheted egy tartály szintmérő rendszerébe.