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超声波传感器如何工作并与Arduino接口

2021-01-30 08:52:50

超声波传感器如何工作并与Arduino接口


使用HC-SR04超声波距离传感器为您的下一个Arduino项目提供强大的功能,该传感器可以报告最远13英尺远的物体范围。如果您要避免机器人撞墙,那是非常有用的信息!它们具有低功耗(适用于电池供电的设备),价格低廉,易于连接以及在业余爱好者中疯狂流行的特点。另外,它甚至看起来很酷,就像一双Wall-E机器人的眼睛注视着您的zui新机器人发明!

超声波传感器

HC-SR04硬件概述

HC-SR04超声波距离传感器的核心是两个超声波传感器。一个用作发射器,将电信号转换为40 KHz超声波脉冲。接收器监听发射的脉冲。如果接收到它们,它将产生一个输出脉冲,其宽度可用于确定脉冲传播的距离。像馅饼一样简单!


该传感器体积小,易于在任何机器人项目中使用,并提供2厘米至400厘米(约1英寸至13英尺)之间出色的非接触范围检测,精度为3mm。由于它的工作电压为5伏,因此可以直接连接到Arduino或任何其他5V逻辑微控制器。


HC-SR04超声波距离传感器如何工作?

当持续时间至少为10 µS(10微秒)的脉冲施加到触发引脚时,一切就开始了。响应于此,传感器以40 KHz发射八个脉冲的声音脉冲。这种8脉冲模式使设备的“超声特征”变得du一无二,从而使接收器能够将发射模式与环境超声噪声区分开。


八个超声波脉冲通过空气传播,远离发射器。同时,回声引脚变为高电平,开始形成回声信号的开始。


如果这些脉冲没有被反射回来,则回波信号将在38毫秒(38毫秒)后超时并返回低电平。因此38 ms的脉冲表示在传感器范围内没有阻塞。

如果这些脉冲被反射回去,则在收到信号后,Echo引脚就会变低。这会产生一个脉冲,其宽度在150 µS至25 mS之间变化,具体取决于接收信号所花费的时间。

让我们以一个例子来使它更清楚。假设我们在传感器前面有一个未知距离的物体,并且在回波引脚上收到了宽度为500 µS的脉冲。现在,让我们计算物体与传感器的距离。我们将使用以下等式。


在这里,我们的时间值为500 µs,我们知道速度。我们有什么速度?声音的速度,当然!其340 m / s。为了计算距离,我们必须将声速转换为cm / µs。Google快速搜索“以厘米/微秒为单位的声音速度”时,它会显示为0.034 cm / µs。您可以进行数学运算,但搜索更为容易。无论如何,有了这些信息,我们就可以计算出距离!


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