Meça a distância usando o sensor ultrassônico raspberry pi e hcsr04

Neste projeto, faremos a interface do módulo sensor ultrassônico HC-SR04 com o Raspberry Pi para medir distâncias. Anteriormente, usamos o sensor ultrassônico com Raspberry Pi para construir o robô que evita obstáculos. Antes de prosseguir, vamos saber sobre o sensor ultrassônico.

Sensor Ultrassônico HC-SR04:

O Sensor Ultrassônico é usado para medir a distância com alta precisão e leituras estáveis. Ele pode medir distâncias de 2 cm a 400 cm ou de 1 polegada a 13 pés. Ele emite uma onda de ultrassom na frequência de 40 KHz no ar e se o objeto entrar em seu caminho, ele retornará ao sensor. Usando o tempo que leva para atingir o objeto e voltar, você pode calcular a distância.

O sensor ultrassônico usa uma técnica chamada “ECHO”. “ECHO” é simplesmente uma onda sonora refletida. Você terá um ECO quando o som for refletido de volta após chegar a um beco sem saída.

O módulo HCSR04 gera uma vibração sonora na faixa ultra-sônica quando fazemos o pino 'Trigger' alto por cerca de 10us que enviará uma explosão sônica de 8 ciclos na velocidade do som e após atingir o objeto, será recebido pelo pino Echo. Dependendo do tempo que a vibração do som leva para voltar, ele fornece uma saída de pulso apropriada. Se o objeto estiver longe, levará mais tempo para que o ECHO seja ouvido e a largura do pulso de saída será grande. E se o obstáculo estiver próximo, o ECHO será ouvido mais rápido e a largura do pulso de saída será menor.

Podemos calcular a distância do objeto com base no tempo que a onda ultrassônica leva para retornar ao sensor. Como o tempo e a velocidade do som são conhecidos, podemos calcular a distância pelas seguintes fórmulas.

• Distância = (Tempo x Velocidade do som no ar (343 m / s)) / 2.

O valor é dividido por dois, uma vez que a onda viaja para frente e para trás cobrindo a mesma distância. Assim, o tempo para alcançar o obstáculo é apenas metade do tempo total gasto

Portanto, distância em centímetros = 17150 * T

Nós já fizemos muitos projetos úteis usando este sensor ultrassônico e Arduino, verifique-os abaixo:

• Medição de distância baseada em Arduino usando sensor ultrassônico
• Alarme de porta usando Arduino e sensor ultrassônico
• Monitoramento de dumpster baseado em IOT usando Arduino

Componentes necessários:

Aqui, estamos usando o Raspberry Pi 2 Model B com o Raspbian Jessie OS. Todos os requisitos básicos de hardware e software foram discutidos anteriormente. Você pode consultá-los na introdução do Raspberry Pi e no LED Raspberry PI piscando para começar, exceto pelo que precisamos:

• Raspberry Pi com sistema operacional pré-instalado
• Sensor Ultrassônico HC-SR04
• Fonte de alimentação (5v)
• Resistor de 1KΩ (3 peças)
• Capacitor 1000uF
• LCD de 16 * 2 caracteres

Explicação do circuito:

As conexões entre Raspberry Pi e LCD são fornecidas na tabela abaixo:

Conexão LCD	Conexão Raspberry Pi
GND	GND
VCC	+ 5V
VEE	GND
RS	GPIO17
R / W	GND
EN	GPIO27
D0	GPIO24
D1	GPIO23
D2	GPIO18
D3	GPIO26
D4	GPIO5
D5	GPIO6
D6	GPIO13
D7	GPIO19

Neste circuito, usamos comunicação de 8 bits (D0-D7) para conectar o LCD com Raspberry Pi, porém isso não é obrigatório, também podemos usar comunicação de 4 bits (D4-D7), mas com 4 bits o programa de comunicação fica um pouco complexo para iniciantes, então vá com comunicação de 8 bits. Aqui, conectamos 10 pinos de LCD ao Raspberry Pi, nos quais 8 pinos são pinos de dados e 2 pinos são pinos de controle.

Abaixo está o diagrama do circuito para conectar o sensor HC-SR04 e o LCD com Raspberry Pi para medir a distância.

Conforme mostrado na figura, o Sensor Ultrassônico HC-SR04 tem quatro pinos,

1. PIN1- VCC ou + 5V
2. PIN2- TRIGGER (pulso alto de 10us fornecido para informar o sensor para sentir a distância)
3. PIN3- ECHO (Fornece saída de pulso cuja largura representa a distância após o disparo)
4. PIN4- TERRA

O pino de eco fornece pulso de saída de + 5 V que não pode ser conectado diretamente ao Raspberry Pi. Portanto, usaremos o Circuito Divisor de Tensão (construído usando R1 e R2) para obter a lógica de + 3,3 V em vez da lógica de + 5 V.

Explicação de trabalho:

O trabalho completo da Medida de Distância Raspberry Pi vai como, 1. Acione o sensor puxando o pino do gatilho por 10µS.

2. A onda sonora é enviada pelo sensor. Após receber o ECHO, o módulo sensor fornece uma saída proporcional à distância.

3. Registraremos o tempo em que o pulso de saída vai de BAIXO para ALTO e quando novamente quando vai de ALTO para BAIXO.

4. Teremos tempo de início e fim. Usaremos a equação da distância para calcular a distância.

5. A distância é exibida no display LCD 16x2.

Assim, escrevemos o Programa Python para Raspberry Pi para fazer as seguintes funções:

1. Para enviar gatilho para o sensor

2. Registre o tempo de início e de parada da saída de pulso do sensor.

3. Para calcular a distância usando o tempo de START e STOP.

4. Para exibir o resultado obtido no LCD 16 * 2.

Programa completo e vídeo de demonstração são fornecidos abaixo. O programa é bem explicado através dos comentários, se você tiver alguma dúvida pode perguntar na seção de comentários abaixo.