Перегляд вихідного коду сторінки Ультразвуковий датчик відстані Arduino HC SR04


== Загальні відомості ==
Ультразвуковий датчик відстані HC-SR04 - призначений для вимірювання відстаней від 2 до 400 см, причому межа точності може досягати до 3 мм. Модуль включає ультразвуковий передавач, приймач і вузол контролю. На покази датчика практично не впливають сонячне випромінювання і електромагнітні шуми. 
На передній частині HC-SR04 розташовано два ультрозвукових датчика, перший з написом T (Transmiter) - це передавач ультрозвукових хвиль (TCT40-16T), а другий з написом R (Receive) - це приймач відбитих ультрозвукових хвиль (TCT40-16R), по центру розташований вивідний кварцовий генератор на 27 МГц.
                    [[Файл:8ZIpmB1FPlQ.jpg]]

                                Рис.1 Загальний вигляд модуля HC SR04

== Характеристики датчика HC SR04 ==

- діапазон вимірювання відстані 0,03м-4м

- частота ультразвуку 40kHz

- кут зору 30град.

- інтерфейс 2 логічні TTL лінії

- вихідна інформація імпульс 0,15..25mS

- напруга живлення "Vcc" 5V

- струм споживання в активному режимі 15мA

- розмір модуля 45х20х15mm

== Принцип роботи ==

1. На вихід trig (тригер) посилаємо високий рівень протягом як мінімум 10мкс.

2. Модуль починає посилати ультразвукові імпульси з частотою 40 кГц і приймає їх назад, якщо в зоні видимості є будь-які перешкоди.

3. Якщо сигнал повертається, модуль встановлює низький рівень на виході echo на 150мс. За часом, який минув з п.1 до низького рівня на виході echo можна розрахувати відстань до перешкоди за формулою:

відстань = (time * sound velocity) / 2

де time - виміряне час імпульсу, sound velocity - швидкість звуку (340 м / с)

== Точність вимірювання відстані датчиком HC SR04 ==

Точність датчика залежить від декількох факторів:

- температури і вологості повітря;

- відстані до об'єкта;

- розташування щодо датчика (згідно діаграми випромінювання);

- якості виконання елементів модуля датчика.

В основу принципу дії будь-якого ультразвукового датчика закладено явище відображення акустичних хвиль, що поширюються в повітрі. Як відомо з курсу фізики, швидкість поширення звуку в повітрі залежить від властивостей цього самого повітря (в першу чергу від температури). Датчик ж, випускаючи хвилі і заміряючи час до їх повернення, не здогадується, в якому саме середовищі вони будуть поширюватися і бере для розрахунків деяку середню величину. В реальних умовах через фактор температури повітря HC-SR04 може помилятися від 1 до 3-5 см.
Фактор відстані до об'єкта важливий, тому що росте ймовірність відбиття від сусідніх предметів, до того ж і сам сигнал загасає з відстанню.

Також для підвищення точності треба правильно направити датчик: зробити так, щоб предмет був в рамках конуса діаграми спрямованості. Простіше кажучи, «очі» HC-SR04 повинні дивитися прямо на предмет. Діаграма спрямованості HC-SR04:

                                [[Файл:OLvbeuqZwFY.jpg]]

                                Рис.2 Діаграма спрямованості HC SR04

Для зменшення помилок і похибки вимірювань зазвичай виконуються наступні дії:

- усереднюються значення (кілька разів заміряємо, прибираємо сплески, потім знаходимо середнє);

- за допомогою датчиків (наприклад, DHT11 або DHT22) визначається температура і вносяться поправочні коефіцієнти;

- датчик встановлюється на серводвигун, за допомогою якого ми «повертаємо голову», переміщаючи діаграму спрямованості вліво або вправо.

== Підключення до Arduino ==

Пристрої, які потрібні для підключення:

- ультразвуковий далекомір HC-SR04

- Arduino Uno (Mega, Leonardo, Nano, тощо)

- з'єднувальні дроти (4 штучки)

                                          [[Файл:Erwgrh.png]]
                               
                               Рис.3 Підключення модуля HC SR04 до Arduino
Модуль підключається чотирма проводами. Контакти VCC і GND служать для підключення харчування, а Trig і Echo- для відправки і прийому сигналів далекоміра. Підключимо їх до пінам 10 і 11 відповідно.

Після підключення потрібно завантажити скетч.

== Принципова схема ==

                      [[Файл:Rwhreq.png]]

                        Рис.4 Принципова схема підключення модуля HC SR04 до Arduino

== Приклад (під)програми ==

const int trigPin = 12;
const int echoPin = 11;

void setup()  {
  pinMode(trigPin, OUTPUT); // триггер - выходной пин
  pinMode(echoPin, INPUT); // эхо - входной
  Serial.begin(9600); // инициализация послед. порта
}

void loop()  { 
  long distance = getDistance(); // получаем дистанцию с датчика
  Serial.println(distance); // выводим в последовательный порт
  delay(100);
} 

// Определение дистанции до объекта в см
long getDistance() {
  long distacne_cm = getEchoTiming() * 1.7 * 0.01;
  return distacne_cm;
}

// Определение времени задержки
long getEchoTiming() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH); // генерируем импульс запуска
  delayMicroseconds(10);  
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  // определение на пине echoPin длительности уровня HIGH, мксек:
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH); 
  return duration;
}

== Список використаних джерел ==

[https://arduinomaster.ru/datchiki-arduino/ultrazvukovoj-dalnomer-hc-sr04/] ArduinoMaster

[https://arduino.ua/prod182-Yltrazvykovoi_datchik_rasstoyaniya] ARDUINO.UA

[http://amperka.ru/product/hc-sr04-ultrasonic-sensor-distance-module] AMPERKA.RU

[http://arduino-diy.com/arduino-ultrazvukovoy-datchik-rasstoyaniya] ARDUINO-DIY

Sus Roman