- Sensor ultrasónico HC-SR04:
- Componentes requeridos:
- Explicación del circuito:
- Explicación de trabajo:
En este proyecto vamos a conectar el módulo sensor ultrasónico HC-SR04 a Raspberry Pi para medir la distancia. Anteriormente, hemos utilizado un sensor ultrasónico con Raspberry Pi para construir un robot para evitar obstáculos. Antes de continuar, conozcamos el sensor ultrasónico.
Sensor ultrasónico HC-SR04:
El sensor ultrasónico se utiliza para medir la distancia con alta precisión y lecturas estables. Puede medir distancias de 2 cm a 400 cm o de 1 pulgada a 13 pies. Emite una onda de ultrasonido a la frecuencia de 40 KHz en el aire y si el objeto se interpone en su camino, rebotará hacia el sensor. Utilizando el tiempo que tarda en golpear el objeto y volver, puede calcular la distancia.
El sensor ultrasónico utiliza una técnica llamada "ECHO". “ECHO” es simplemente una onda de sonido reflejada. Tendrá un ECHO cuando el sonido se refleje después de llegar a un callejón sin salida.
El módulo HCSR04 genera una vibración de sonido en rango ultrasónico cuando hacemos que el pin 'Trigger' sea alto durante aproximadamente 10us, lo que enviará una ráfaga sónica de 8 ciclos a la velocidad del sonido y, después de golpear el objeto, será recibido por el pin Echo. Dependiendo del tiempo que tarda la vibración del sonido en recuperarse, proporciona una salida de pulso adecuada. Si el objeto está lejos, se necesitará más tiempo para que se escuche ECHO y el ancho del pulso de salida será grande. Y si el obstáculo está cerca, entonces el ECHO se escuchará más rápido y el ancho del pulso de salida será menor.
Podemos calcular la distancia del objeto en función del tiempo que tarda la onda ultrasónica en volver al sensor. Como se conoce el tiempo y la velocidad del sonido, podemos calcular la distancia mediante las siguientes fórmulas.
- Distancia = (tiempo x velocidad del sonido en el aire (343 m / s)) / 2.
El valor se divide por dos, ya que la onda viaja hacia adelante y hacia atrás cubriendo la misma distancia, por lo que el tiempo para alcanzar el obstáculo es solo la mitad del tiempo total necesario.
Entonces, Distancia en centímetros = 17150 * T
Anteriormente hemos realizado muchos proyectos útiles usando este sensor ultrasónico y Arduino, compruébalos a continuación:
- Medición de distancia basada en Arduino usando un sensor ultrasónico
- Alarma de puerta usando Arduino y sensor ultrasónico
- Monitoreo de contenedor basado en IOT usando Arduino
Componentes requeridos:
Aquí estamos usando Raspberry Pi 2 Model B con Raspbian Jessie OS. Todos los requisitos básicos de hardware y software se discutieron anteriormente, puede buscarlos en la Introducción de Raspberry Pi y el Parpadeo del LED de Raspberry PI para comenzar, aparte de eso, necesitamos:
- Raspberry Pi con sistema operativo preinstalado
- Sensor ultrasónico HC-SR04
- Fuente de alimentación (5v)
- Resistencia de 1KΩ (3 piezas)
- Condensador 1000uF
- LCD de 16 * 2 caracteres
Explicación del circuito:
Las conexiones entre Raspberry Pi y LCD se dan en la siguiente tabla:
|
Conexión LCD |
Conexión Raspberry Pi |
|
GND |
GND |
|
VCC |
+ 5V |
|
VEE |
GND |
|
RS |
GPIO17 |
|
R / W |
GND |
|
ES |
GPIO27 |
|
D0 |
GPIO24 |
|
D1 |
GPIO23 |
|
D2 |
GPIO18 |
|
D3 |
GPIO26 |
|
D4 |
GPIO5 |
|
D5 |
GPIO6 |
|
D6 |
GPIO13 |
|
D7 |
GPIO19 |
En este circuito, usamos comunicación de 8 bits (D0-D7) para conectar LCD con Raspberry Pi, sin embargo esto no es obligatorio, también podemos usar comunicación de 4 bits (D4-D7), pero con el programa de comunicación de 4 bits se vuelve un poco complejo para principiantes, así que opte por la comunicación de 8 bits. Aquí hemos conectado 10 pines de LCD a Raspberry Pi en los que 8 pines son pines de datos y 2 pines son pines de control.
A continuación se muestra el diagrama de circuito para conectar el sensor HC-SR04 y la pantalla LCD con Raspberry Pi para medir la distancia.
Como se muestra en la figura, el sensor ultrasónico HC-SR04 tiene cuatro pines,
- PIN1- VCC o + 5V
- PIN2- TRIGGER (10us de pulso alto para indicarle al sensor que detecte la distancia)
- PIN3- ECHO (Proporciona una salida de pulso cuyo ancho representa la distancia después del disparo)
- PIN4- TIERRA
El pin Echo proporciona un pulso de salida de + 5V que no se puede conectar directamente a Raspberry Pi. Por lo tanto, usaremos el circuito divisor de voltaje (construido con R1 y R2) para obtener una lógica de + 3.3V en lugar de una lógica de + 5V.
Explicación de trabajo:
El funcionamiento completo de la medida de distancia de Raspberry Pi es como, 1. Activar el sensor tirando hacia arriba del pasador del gatillo durante 10uS.
2. El sensor envía una onda de sonido. Después de recibir el ECHO, el módulo del sensor proporciona una salida proporcional a la distancia.
3. Registraremos el tiempo cuando el pulso de salida pasa de BAJO a ALTO y cuando vuelve a pasar de ALTO a BAJO.
4. Tendremos hora de inicio y finalización. Usaremos la ecuación de distancia para calcular la distancia.
5. La distancia se muestra en la pantalla LCD de 16x2.
En consecuencia, hemos escrito el Programa Python para Raspberry Pi para realizar las siguientes funciones:
1. Para enviar disparador al sensor
2. Registre el tiempo de inicio y finalización de la salida de pulsos del sensor.
3. Calcular la distancia usando START y STOP time.
4. Mostrar el resultado obtenido en la pantalla LCD 16 * 2.
El programa completo y el video de demostración se muestran a continuación. El programa está bien explicado a través de los comentarios, si tiene alguna duda puede preguntar en la sección de comentarios a continuación.