HC-SR04 は、最も人気のある超音波センサーの 1 つの名前です。の放射を通じて距離を測定するために使用されます。 高周波音波。この投稿では、その操作の詳細をすべて説明します。
見つけたモデルです オープンソース電子プラットフォームArduinoを通じて作成された多数のプロジェクトに参加。その成功を説明する理由はたくさんあります。エネルギー消費が低く (これがバッテリー駆動のデバイスに最適なセンサーである理由です)、相互接続が簡単で、比較的安価です。
超音波センサーの仕組み
HC-SR04 センサーの仕組みを理解するには、まず次のことを知る必要があります。 超音波センサーとは何ですか (超音波センサーとも呼ばれます)。これらは、さまざまな距離にある物体を検出できる近接検出器です。
基本的に、センサーの機能は音を発し、発した信号が物体に当たって戻ってくるまでの時間を測定することです。発射される波を専門用語で「トリガー」、反射波を「エコー」と呼びます。
これにより、次のことを実行できます。 非常に高い精度で距離を計算します。 このように、HC-SR04 のようなセンサーは、固体か液体かにかかわらず、さまざまな形状の物体を検出できます。
超音波センサーの並外れた精度は主に、 学習機能 通常は組み込まれています。このタイプのセンサーは、空気が存在する環境でのみ信頼できる結果が得られると言わなければなりません。 真空中では機能しませんというのは、音が伝播するには媒体が必要だからです。
これらのセンサーの弱点の 1 つは、センサーに対して何もできないことです。 死角、つまり、検出器の感知部分と最小範囲の間のスペースです。
超音波が聞こえないのはなぜですか? El 人間の耳 20秒間に約20.000回～20万回の範囲で振動する音波しか検出できません。ただし、超音波の周波数は 000 Hz を超えるため、私たちにはまったく聞こえません。
HC-SR04 ハードウェア詳細
HC-SR04 超音波距離センサー 2つの超音波トランスデューサーで構成されています。 1 つ目は送信機として機能し、2 つ目は受信機として機能します。彼 送信デバイス 電気信号を 40 kHz の超音波パルスに変換します。彼の側としては、 受信装置 送信されたパルスを「リッスン」し、信号が反射した物体の距離に比例する幅の出力パルスを生成します。
デバイスには 4 つのピンがあります。
- VCC、HC-SR04超音波センサーへの電源供給用（ Arduinoの、5V出力に接続できます）。
- トリグ (トリガー またはトリガー)、超音波パルスを発射します。
- Echo。このピンは、センサーがエコーを受信するまで HIGH のままで、その後、LOW になります。
- GND またはグランドピン。
このセンサーが提供するのは、 2 cm ～ 40 メートルの範囲内で高い信頼性を実現します。 最大 3 mm の誤差の範囲について話しています。真実は、それはまったく悪くないということです。
距離が離れると精度は徐々に低下しますが、2 cm 未満の距離では、前述したデッド ゾーンの問題が発生します。また、高温や過度の湿度の環境条件では精度が低下する場合があります。
もう 5 つの興味深い特徴は、XNUMXV で動作する場合、 Arduino または他の同様のロジック マイクロコントローラーに問題なく直接接続できます。。この意味でも、45 x 20 x 15 mm というコンパクトな寸法を評価する必要があります。
操作と距離計算
HC-SR04 超音波センサーの仕組みを非常に簡単に説明すると、次のようになります。
- エミッターまたはトリガー 40 kHz で XNUMX パルスの超音波バーストを送信します。 (送信パルスと周囲のノイズを区別しやすくするために 8 つあります)。
- 放送直後、 エコーピンがHIGHの位置になる エコー信号を開始します。
- 時 反射信号 戻ると、エコー ピンは Low になります。*
(*) センサーの範囲内に信号が障害物に遭遇しない場合、エコーは受信されません。
信号の放射とそのエコーによって生成されたデータから、HC-SR04 コントロール モジュールは距離を計算できます。実際には、それは次のように簡単です 単純な物理公式を適用する 私たちは皆、学生時代にそう教えられてきました（上の画像を参照）。
結論
超音波センサーHC-SR04は、 距離測定と物体検出を目的とした Arduino ベースのプロジェクトに最適なオプション。その優れた点は、操作がシンプルだが効果的であること (短距離の場合に限る) と、価格が約 10 ～ 12 ユーロであることです。