Измерение расстояния при помощи ультразвукового модуля HC-SR04


Страница в pdf

Ультразвуковой метод измерения расстояния является одним из самых распространенных. Ультразвуковой модуль HC-SR04 имеет 4 вывода.

HC-SR04_01bVcc – напряжение питания 5 вольт
Trig – вход запускающих импульсов для процесса измерения
Echo – выход импульса длительность которого пропорциональна расстоянию.
GND – общий провод питания.

Для демо примера будем использовать плату ILLISSI-4B-03-primum и плату индикации ILLISSI-4С-01-secundo.

HC-SR04_02

В качестве управления будем использовать вывод RC2, для измерения длительности будем использовать вход T1G (RB5). Подключение:

HC-SR04_03

Для измерения частоты используется таймер 1 и его Gate-модуль управления.

HC-SR04_04

Gate-модуль управления появился в новых Pic-контроллерах серии PIC16F19xx. Теперь элементарно легко построить измерителей длительности и частоты сигнала, которые аппаратно, самостоятельно выполняют эти функции не отвлекая микроконтроллер от основной задачи.

Для измерения сигнала настроим таймер для измерение длительности импульсов. На вход будем подавать тактовую частоту 1 мГц. Что соответствует 1 мкс длительности. Измеряемый импульс (эхо от модуля HC-SR04) будем подавать на вход T1G.

Вариант настройки таймера выполнен с учетом, что тактовая частота контроллера 32 мГц. (хотя с успехом можно использовать и более низкие тактовые частоты от 1 мГц.).

Процесс измерения начинается с инициализации таймера и сброса флага переполнения таймера.


Особенности работы модуля не соответствующие описанию.

Флаг переполнения будет использоваться для определения ситуации когда модуль HC-SR04 не может получить эхо. На практике было определено, что работа модуля немного отличается от описания, которое было найдено в инете. Дело в том что при отсутствия эха, модуль формирует непрерывный импульс.

HC-SR04_05

Длительность импульса ответа непрерывна и прерывается только в момент формирования импульса запуска измерения. Вид на ответ от модуля в ситуации отсутствия эха.

HC-SR04_06

Если эхо присутствует, то мы будем видеть следующие осциллограммы работы с модулем.

HC-SR04_07

В начале формируется (на входе Trig) импульс запуска длительностью не менее 10 мкс. После этого модуль через 0,5 мс, начинает формировать ответ импульсом длительностью пропорциональной расстоянию. На нижнем рисунке, пример, формирования импульса (это расстояние от поверхности моего стола до потолка и составляет 1,74 м).

HC-SR04_08

Длительность 10114 мкс. Что составляет 10114/58=174 см.


После инициализации регистров таймера и очистки флага переполнения, формируем импульс запуска длительностью не менее 10 мкс.

После этого включаем таймер и запускаем режим измерения одиночного импульса.

Далее ожидаем окончания измерения, при этот контролируем, флаг переполнения таймера и если такое “неподобство” наступит, будем подсчитывать количество таких измерений. Это необходимо, чтобы сделать индикацию отсутствия эха, приемлемой для восприятия.

После выполнения измерения, останавливаем таймер:

Далее по результатам измерения выводим на индикатор измеренное расстояние или сообщение, что нет эха, т.е. нет препятствий в зоне чувствительности модуля.

Примечание: для устранения “дрожания” показаний применим «накапливающий интегратор». За это отвечают строки:

И в конце, сформируем задержку, которая необходима для формирования периода подачи импульсов изменения не менее чем через 50 мс.


Выводы: Датчик обладаем широким углом захвата, поэтому его рекомендуется устанавливать над плоскими поверхностями на расстоянии не менее 10 мм. В связи с этим он захватывает отраженные импульсы от предметов которые находятся от его оси до ±15 грд., что необходимо учитывать при конструировании устройств. Реальная чувствительность не более 3 метров. На большие расстояния не хватает или мощности формируемого импульса или чувствительности приемника. Мое мнение – я считаю, что для таких модулей вывод измеряемого параметра в виде ширины импульса не практично, так-как получается два цикла измерения, первое это измерение делает модуль, второе контроллер. Для таких устройств желательно, что-бы все эти преобразования были выполнены в самом модуле. А на выходе формировать уже значение расстояния в виде готовых цифровых данных. А получать данные из модуля, удобно через последовательные интерфейсы I2C, SPI или UART.


Фото демо проекта

HC-SR04_11

HC-SR04_09


Видео демо проекта

__


Проект

Описание с изменениями V2.0


Это может быть интересно


  • Оптосимистор и его применениеОптосимистор и его применение
    Эрве Кадино “Цветомузыкальные установки” Ответ на вопрос – управление мощным тиристором или симистором, от терморегулятора. Статья в pdf Оптосимистор принадлежат к классу оптронов и обеспечивают очень хорошую гальваническую развязку (порядка …
  • Тестирование модуля генератораТестирование модуля генератора
      Тестирование модуля генератора Настройка, запуск и проверка рабочей частоты на примере PIC18F26K40. PIC18F26K40 Чтобы понять из-за чего зависит производительность микроконтроллера просто надо понять как работает его задающий тактовый генератор. …
  • Проект с использованием MCC часть 12-2Проект с использованием MCC часть 12-2
    Настало время для изучения шины I2C. Изучать будем на примере работы с индикатором RET012864E. Что изменили со старой схемы: В прошлой теме я затупил и не добавил подтягивающие резисторы которые необходимы …
  • Бегущие огни (ch-bo-36)Бегущие огни (ch-bo-36)
    Проект на PIC-микроконтроллере PIC16F648A. Количество каналов 36. Для индикации используется подключение по матрице 6х6. Расположение светодиодов в одну линию. Все эффекты написаны для возможности увеличения количества светодиодов. Рекомендуется увеличивать кратно …
  • Самый простой диммер для светодиодного освещенияСамый простой диммер для светодиодного освещения
    Светодиоды все больше входят в нашу жизнь как источники освещения и как само собой разумеющееся, это вопрос регулировки яркости. Существует множество схемных решений, но в нашем варианте мы приведем несколько …
  • REFERENCE CLOCK OUTPUT MODULEREFERENCE CLOCK OUTPUT MODULE
    REFERENCE CLOCK OUTPUT MODULE Модуль формирования опорного тактового сигнала Модуль опорного тактового сигнала обеспечивает возможность посылать сигнал синхронизации на тактовый опорный выходной контакт или контакты (CLKR) в зависимости от конфигурации выводов …
  • MCC PIC24 – модуль OUTPUT COMPARE – в режиме генератора звуковых сигналовMCC PIC24 – модуль OUTPUT COMPARE – в режиме генератора звуковых сигналов
    При проектировании простых устройств автоматики, часто необходимо иметь механизм звукового оповещения. Самый верхний уровень, это формирование голосовых сообщений, но об этом, как то по позже… В самом примитивном варианте можно …
  • PIC18 – System ArbitrationPIC18 – System Arbitration
    Системный арбитр. Разрешает доступ к памяти между выборами уровнями системы (т.е. Main, Interrupt Service Routine) и выбором периферийных устройств (т.е. DMA и Scanner) на основе назначенных пользователем приоритетов. Каждый из уровней …
  • MPLAB® Harmony – или как это просто! Часть 3.MPLAB® Harmony – или как это просто! Часть 3.
    Часть третья – копнём немного глубже. Вы наверное заметили, что во второй главе, вроде сначала все шло как по маслу, а потом, что бы заморгали светики, я вставил в код …
  • WiFi ESP8266 ESP-202 (ESP-12F)WiFi ESP8266 ESP-202 (ESP-12F)
    Первое знакомство, сначала надо его купить… http://voron.ua/catalog/024404 Схема для подключения и тестирования По схеме ставим две кнопки, сброс и кнопку BT2, для перевода в режим обновления прошивки. Если надо сделать аппаратный сброс …



Translate »