Medição de distância usando sensor ultrassônico e Arduino

Sensores ultrassônicos são ótimas ferramentas para medir distâncias e detectar objetos sem nenhum contato real com o mundo físico. É utilizado em diversas aplicações, como medição de nível de líquido, verificação de proximidade e ainda mais popular em automóveis para auxiliar em sistemas de auto-estacionamento ou anticolisão. Anteriormente, também construímos muitos projetos de sensores ultrassônicos, como detecção de nível de água, radar ultrassônico, etc. Esta é uma maneira eficiente de medir pequenas distâncias com precisão. Neste projeto, usamos o Sensor Ultrassônico HC-SR04 com Arduino para determinar a distância de um obstáculo do sensor. O princípio básico da medição de distância ultrassônica é baseado no ECHO. Quando as ondas sonoras são transmitidas no ambiente, as ondas retornam à origem como ECO após atingir o obstáculo. Portanto, só precisamos calcular o tempo de viagem de ambos os sons significa tempo de saída e tempo de retorno à origem após bater no obstáculo. Como a velocidade do som é conhecida por nós, após alguns cálculos podemos calcular a distância. Vamos usar a mesma técnica para este projeto de medição de distância do Arduino, então vamos começar.

Componentes Usados

1. Arduino Uno ou Pro Mini
2. Módulo de sensor ultrassônico
3. LCD 16x2
4. Escala
5. Tábua de pão
6. Bateria de 9 volts
7. Fios de conexão

Módulo de sensor ultrassônico

Existem muitos tipos de sensores de distância Arduino, mas neste projeto usamos o HC-SR04 para medir distâncias na faixa de 2 a 400 cm com uma precisão de 3 mm. O módulo sensor consiste em um transmissor ultrassônico, receptor e circuito de controle. O princípio de funcionamento do sensor ultrassônico é o seguinte:

1. O sinal de alto nível é enviado para 10us usando o Trigger.
2. O módulo envia oito sinais de 40 KHz automaticamente e detecta se o pulso é recebido ou não.
3. Se o sinal for recebido, então é de nível alto. O tempo de alta duração é o intervalo de tempo entre o envio e o recebimento do sinal.

Distância = (Tempo x Velocidade do som no ar (340 m / s)) / 2

Diagrama de tempo

O módulo trabalha com o fenômeno natural do ECO do som. Um pulso é enviado por cerca de 10us para acionar o módulo. Depois disso, o módulo envia automaticamente 8 ciclos de sinal de ultrassom de 40 KHz e verifica seu eco. O sinal após colidir com um obstáculo retorna e é capturado pelo receptor. Assim, a distância do obstáculo do sensor é simplesmente calculada pela fórmula dada como

Distância = (tempo x velocidade) / 2.

Aqui dividimos o produto da velocidade e do tempo por 2 porque o tempo é o tempo total que levou para chegar ao obstáculo e voltar. Portanto, o tempo para alcançar o obstáculo é apenas metade do tempo total gasto.

Diagrama e explicação do circuito do Arduino do sensor ultrassônico

O diagrama de circuito do Arduino e do sensor ultrassônico é mostrado acima para medir a distância. Em conexões de circuito, os pinos de “gatilho” e “eco” do módulo sensor ultrassônico são conectados diretamente ao pino 18 (A4) e 19 (A5) do Arduino. Um LCD 16x2 é conectado ao arduino no modo de 4 bits. Os pinos de controle RS, RW e En são conectados diretamente aos pinos 2, GND e 3 do arduino. E o pino de dados D4-D7 é conectado a 4, 5, 6 e 7 do arduino.

Em primeiro lugar, precisamos acionar o módulo do sensor ultrassônico para transmitir o sinal usando o arduino e, em seguida, aguardar o recebimento do ECHO. O Arduino lê o tempo entre o disparo e o ECHO recebido. Sabemos que a velocidade do som está em torno de 340m / s. para que possamos calcular a distância usando a fórmula dada:

Distância = (tempo de viagem / 2) * velocidade do som

Onde a velocidade do som é em torno de 340m por segundo.

Um LCD 16x2 é usado para exibir a distância.

Descubra mais sobre o funcionamento do projeto de medição de distância neste tutorial: Medição de distância usando sensor ultrassônico e microcontrolador AVR.

Código do sensor ultrassônico Arduino para medição de distância

O código completo para este projeto de medição de distância ultrassônica é fornecido na parte inferior desta página. No código, lemos o tempo usando pulseIn (pin). E, em seguida, execute os cálculos e o resultado exibido no LCD 16x2 usando as funções apropriadas.