Senzor Ultrasonic HY-SRF05, 5 Pini, 2-450cm, 5V

Senzorul ultrasonic HY-SRF05 masoara distanta pana la un obstacol fara contact fizic, folosind un emitator si un receptor ultrasonic montate pe acelasi PCB. Este unul dintre cele mai folosite module pentru roboti cu evitare de obstacole, sisteme de parcare sau proiecte educationale de masurare a distantei, datorita simplitatii lui de conectare si a compatibilitatii cu HC-SR04.

In acest tutorial conectati modulul la un Arduino Uno in modul standard, cu pinii TRIG si ECHO separati, si scrieti un program simplu care citeste distanta si o afiseaza pe monitorul serial.

Cum functioneaza:

Modulul porneste o masuratoare atunci cand primeste pe pinul TRIG un impuls HIGH de minim 10 microsecunde. La receptia acestui impuls, HY-SRF05 trimite automat un tren de opt impulsuri ultrasonice la 40 kHz si asteapta ca acestea sa se reflecte din obstacol si sa se intoarca la receptor.

In tot acest timp, pinul ECHO ramane in HIGH, iar durata starii HIGH este exact timpul dus-intors al undei sonore. Codul masoara aceasta durata in microsecunde cu functia pulseIn si calculeaza distanta cu formula Distanta in centimetri egal cu durata inmultita cu 0.034 si impartita la doi, unde 0.034 reprezinta viteza sunetului de aproximativ 340 m/s exprimata in cm pe microsecunda.

Intre doua masuratori trebuie sa lasati cel putin 60 ms, pentru ca ecourile ramase de la impulsul anterior sa nu fie confundate cu urmatoarea masuratoare.

Ce ai nevoie:

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

Conectare:

Modulul se alimenteaza la 5 VDC si foloseste niveluri logice TTL de 5V, compatibile direct cu Arduino Uno. Conectati VCC la 5V si GND la masa placii, apoi legati TRIG la un pin digital configurat ca iesire si ECHO la un pin digital configurat ca intrare. Pinul OUT ramane neconectat, pentru ca modulul sa functioneze in modul standard, cu TRIG si ECHO separate.

Codul:

Incarcati programul de mai jos in Arduino IDE, cu placa setata pe Arduino Uno si portul serial corect selectat.

// 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);
}

Cum functioneaza codul:

La inceputul programului sunt definite constantele trigPin si echoPin, setate pe D9 si respectiv D10, exact pinii folositi in schema de conectare.

In functia setup se initializeaza comunicarea seriala la 9600 baud cu Serial.begin, iar trigPin este configurat ca OUTPUT si echoPin ca INPUT cu ajutorul functiei pinMode.

In functia loop, programul aduce mai intai trigPin pe LOW pentru doua microsecunde, apoi il ridica pe HIGH pentru 10 microsecunde folosind digitalWrite si delayMicroseconds, exact impulsul de trigger cerut de modul.

Durata semnalului HIGH de pe echoPin este citita cu functia pulseIn si este stocata in variabila duration, dupa care distanta este calculata cu formula distance egal cu duration ori 0.034 impartit la doi si este afisata pe monitorul serial cu Serial.print.

La finalul fiecarei bucle, un delay de 100 ms asigura un interval mai mare decat minimul de 60 ms recomandat intre doua masuratori consecutive.

Rezultat:

Deschideti monitorul serial din Arduino IDE la viteza de 9600 baud. Ar trebui sa vedeti distanta afisata in centimetri la fiecare 100 ms, valoarea schimbandu-se pe masura ce apropiati sau departati un obiect de senzor.

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

Probleme frecvente:

Daca pe monitorul serial nu apare nimic, verificati ca ati selectat portul COM si placa Arduino Uno corecte in Arduino IDE si ca viteza monitorului serial este setata pe 9600 baud, aceeasi valoare folosita in Serial.begin.

Daca distanta afisata este mereu 0 sau un numar foarte mare, verificati ca echoPin este configurat corect ca INPUT si ca firul de ECHO este conectat ferm pe pinul D10, fara contact intrerupt.

Daca valorile sunt instabile sau sar brusc intre numere foarte diferite, indepartati alte senzoare ultrasonice orientate in aceeasi directie si asigurati-va ca obstacolul este o suprafata dura, plana, asezata perpendicular pe senzor.

Daca modulul nu raspunde deloc, verificati polaritatea alimentarii, pinul VCC trebuie conectat la 5V si nu la 3.3V, altfel senzorul nu porneste masuratoarea.

Daca folositi o placa cu logica de 3.3V in loc de Arduino Uno, tineti cont ca semnalul ECHO de 5V trebuie trecut printr-un divizor de tensiune inainte de a ajunge la pinul de intrare al placii, altfel riscati sa deteriorati intrarea.

Limitari si sfaturi:

HY-SRF05 masoara in mod fiabil intre 2 cm si 450 cm, cu un unghi de detectie de maxim 15 grade, ceea ce inseamna ca obiectele subtiri sau asezate lateral fata de axa senzorului pot sa nu fie detectate corect. Materialele moi, cum sunt textilele sau buretele, absorb o parte din unda ultrasonica si pot reduce distanta maxima de detectie.

Pentru proiecte cu mai putini pini liberi pe microcontroller, puteti folosi modul cu pin unic al modulului, conectand OUT la GND si utilizand doar pinul TRIG pentru trimiterea impulsului si citirea ecoului, insa modul standard cu doi pini ramane cel mai sigur pentru primele teste.

Odata ce montajul functioneaza stabil, il puteti extinde cu mai multe module HY-SRF05 orientate in directii diferite pentru un robot cu evitare de obstacole pe mai multe laturi, sau il puteti integra intr-un sistem de masurare a nivelului dintr-un rezervor.