Medición de distancia mediante sensor ultrasónico y arduino

Los sensores ultrasónicos son excelentes herramientas para medir la distancia y detectar objetos sin ningún contacto real con el mundo físico. Se utiliza en varias aplicaciones, como en la medición del nivel de líquido, la verificación de proximidad e incluso más popularmente en automóviles para ayudar en sistemas de estacionamiento automático o anticolisión. Anteriormente, también hemos construido muchos proyectos de sensores ultrasónicos como detección de nivel de agua, radar ultrasónico, etc. Esta es una forma eficaz de medir con precisión distancias pequeñas. En este proyecto, hemos utilizado el sensor ultrasónico HC-SR04 con Arduino para determinar la distancia entre un obstáculo y el sensor. El principio básico de la medición de distancia por ultrasonidos se basa en ECHO. Cuando las ondas de sonido se transmiten en el entorno, las ondas regresan al origen como ECHO después de golpear el obstáculo. Por lo tanto, solo necesitamos calcular el tiempo de viaje de ambos sonidos, el tiempo de salida y el tiempo de regreso al origen después de golpear el obstáculo. Como conocemos la velocidad del sonido, después de algunos cálculos podemos calcular la distancia. Vamos a utilizar esta misma técnica para este proyecto de medición de distancia de Arduino, así que comencemos.

Componentes utilizados

1. Arduino Uno o Pro Mini
2. Módulo sensor ultrasónico
3. LCD de 16x2
4. Escala
5. Tabla de pan
6. Batería de 9 voltios
7. Cables de conexión

Módulo de sensor ultrasónico

Hay muchos tipos de sensores de distancia Arduino, pero en este proyecto hemos utilizado el HC-SR04 para medir distancias en un rango de 2 cm a 400 cm con una precisión de 3 mm. El módulo del sensor consta de un transmisor ultrasónico, un receptor y un circuito de control. El principio de funcionamiento del sensor ultrasónico es el siguiente:

1. La señal de alto nivel se envía por 10us usando Trigger.
2. El módulo envía ocho señales de 40 KHz automáticamente y luego detecta si se recibe pulso o no.
3. Si se recibe la señal, es a través de un nivel alto. El tiempo de duración alta es el intervalo de tiempo entre el envío y la recepción de la señal.

Distancia = (tiempo x velocidad del sonido en el aire (340 m / s)) / 2

Diagrama de tiempo

El módulo trabaja sobre el fenómeno natural de ECHO del sonido. Se envía un pulso de aproximadamente 10us para activar el módulo. Después de lo cual, el módulo envía automáticamente 8 ciclos de señal de ultrasonido de 40 KHz y verifica su eco. La señal después de chocar con un obstáculo regresa y es capturada por el receptor. Por lo tanto, la distancia del obstáculo al sensor se calcula simplemente mediante la fórmula dada como

Distancia = (tiempo x velocidad) / 2.

Aquí hemos dividido el producto de la velocidad y el tiempo por 2 porque el tiempo es el tiempo total que tomó alcanzar el obstáculo y regresar. Por lo tanto, el tiempo para alcanzar el obstáculo es solo la mitad del tiempo total necesario.

Diagrama y explicación del circuito Arduino del sensor ultrasónico

El diagrama de circuito para arduino y sensor ultrasónico se muestra arriba para medir la distancia. En las conexiones del circuito, los pines "disparador" y "eco" del módulo del sensor ultrasónico están conectados directamente al pin 18 (A4) y 19 (A5) de arduino. Una pantalla LCD de 16x2 está conectada con arduino en modo de 4 bits. Los pines de control RS, RW y En están conectados directamente a los pines 2, GND y 3 de arduino. Y los pines de datos D4-D7 están conectados a 4, 5, 6 y 7 de arduino.

En primer lugar, debemos activar el módulo del sensor ultrasónico para transmitir la señal usando arduino y luego esperar a recibir ECHO. Arduino lee el tiempo entre la activación y el ECHO recibido. Sabemos que la velocidad del sonido ronda los 340 m / s. entonces podemos calcular la distancia usando la fórmula dada:

Distancia = (tiempo de viaje / 2) * velocidad del sonido

Donde la velocidad del sonido ronda los 340 m por segundo.

Se utiliza una pantalla LCD de 16x2 para mostrar la distancia.

Obtenga más información sobre el funcionamiento del proyecto de medición de distancia en este tutorial: Medición de distancia mediante sensor ultrasónico y microcontrolador AVR.

Código de sensor ultrasónico Arduino para medición de distancia

El código completo para este proyecto de medición de distancia por ultrasonidos se encuentra en la parte inferior de esta página. En el código leemos el tiempo usando pulseIn (pin). A continuación, realice los cálculos y muestre el resultado en una pantalla LCD de 16x2 utilizando las funciones adecuadas.