راه اندازی ماژول آلتراسونیک به چه شکل است

سنسور آلتراسونیک یک سنسور مجاورتی محسوب می‌شود که با ارسال یک پالس صوتی کوتاه و دریافت آن پس از برخورد با سطح جسم مد نظر، می‌تواند به محاسبه زمان رفت و برگشت امواج فراصوت در هوا بپردازد. این سنسور با استفاده از این زمان قادر به اندازه‌گیری فاصله با وضوح بسیار بالا است. سنسور آلتراسونیک یکی از بهترین روش‌های اندازه‌گیری فاصله و همینطور آشکارسازی اجسام است؛ چرا که بیشترین میزان دقت و سرعت را ارائه داده و به تماس جسم نیازی ندارد. علاوه بر این‌ها، سنسور مذکور دارای قیمت مناسبی بوده و فاقد خورندگی است.

اغلب ماژول‌های آلتراسونیک دارای دو بخش فرستنده و گیرنده هستند. گیرنده و فرستنده ماژول‌های SRF05 و همینطور SRF04 در کنار یک‌دیگر قرار گرفته و قادر به شناسایی جسم‌ها در فاصله 2 تا 300 سانتی‌متری آن هم با دقت قابل قبولی هستند. ماژول SRF05 به عنوان نسخه تکامل یافته SRF04 محسوب می‌شود که این نسخه از دو مد کاری پشتیبانی می‌کند و همینطور 5 پایه برای کار با ماژول را در دسترس شما قرار می‌دهد. این در حالی است که ماژول‌ SRF04 از 4 پایه برخوردار بوده و تنها قادر به پشتیبانی از یک مد کاری است.

ویژگی های ماژول فاصله‌سنج التراسونیک SR04

همانطور که اشاره شد، از این ماژول می‌توان به عنوان محاسبه فواصل با دقت مناسب استفاده کرد. این ماژول با تولید یک موج صوتی با فرکانس بالا به سمت مانع، موج بازگشتی را در مسیر برخورد با مانع دریافت می‌کند. در ادامه این ماژول با محاسبه مدت زمان سپری شده، فاصله را محاسبه می‌کند.

کاربرد سنسور آلتراسونیک SR04

شما با استفاده از سنسور آلتراسونیک SR04 می‌توانید قدرت پروژه‌های آردوینو خود را همانند قدرت خفاش کنید! این قدرت توانایی تشخیص اشیا در فاصله 4 متری را دارد. همانطور که می‌دانید، خفاش‌ها به راحتی قادر به انجام این کار هستند و این سنسور نیز چنین قابلیت ارزشمندی را به شما ارائه می‌دهد. در صورتی که از برخورد ربات خود به دیوار نگران هستید، می‌توانید برای خرید ماژول آلتراسونیک از طریق جم ترونیک اقدام کنید.

این سنسور از مزایای دیگری همانند مصرف کم، قیمت ارزان و قابلیت ارتباط آسان نیز برخوردار است.

هسته مرکزی سنسور آلتراسونیک SR04 از دو ترنسديوسر آلتراسونيك تشکیل شده است که یکی از آن‌ها به عنوان فرستنده، سیگنال الکتریکی را تبدیل به پالس‌هاي صوتي آلتراسونيك KHz40 می‌کند. در این حالت گیرنده منتظر دریافت پالس‌های ارسالی بوده و در صورتی که چیزی دریافت کند، در خروجی خود یک پالس تولید خواهد کرد. عرض این پالس در جهت فاصله‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد که موج تعیین کرده است.

این سنسور دارای اندازه کوچکی بوده و با دقت 3mm در پروژه‌های رباتیک برای فاصله‌سنجی در رنج 2 تا 400 سانتی‌متر مورد استفاده قرار می‌گیرد. ولتاژ کاری سنسور آلتراسونیک SR04، به میزان 5 ولت بوده و آن را می‌توان به صورت مستقیم به آردوينو يا هر ميكروكنترلر 5 ولتي متصل کرد.

پایه های سنسور آلتراسونيک HC-SR04

در ادامه شما را با پین‌های ماژول آشنا می‌کنیم:

• VCC: به عنوان پین تغذیه ماژول به شمار می‌رود که به پین 5 ولت آردوینو متصل می‌شود.
• Trig: این پین جهت تریگر کردن پالس صوتی این سنسور مورد استفاده قرار می گیرد.
• Echo: در زمان دریافت سیگنال بازگشتی، این پین یک پالس تولید خواهد کرد که طول آن متناسب با زمانی است که برای دریافت سیگنال ارسالی سپری شده است.
• GND: به عنوان پین زمین سنسور محسوب شده که به زمین آردوینو متصل می‌شود.

نحوه کار سنسور فاصله‌سنج آلتراسونيک HC-SR04 چگونه است؟

زمانی که یک پالس ده میکروثانیه‌ای به پین Trig اعمال شود، کار این سنسور شروع شده و 8 پالس صوتی KHz40 ارسال می‌کند. این الگو به گیرنده سنسور امکان تشخیص سیگنال ارسالی همان سنسور را آن هم در بین سيگنال‌هاي آلتراسونيكي دیگر در محیط وجود دارند، می‌دهد.

پالس‌های هشت‌تایی آلتراسونيک از طریق فرستنده در هوا منتشر شده و از طرفی برای شروع فرآیند دریافت سیگنال برگشتی، مقدار منطقی Echo به‌صورت High می‌شود. در صورتی که هیچ سیگنال برگشتی دریافت نشود، پس از مدت زمانی 38 میلی‌ثانیه مقدار پین Echo مجددا Low خواهد شد. از این رو هیچ مانعی تا حد رنج نهایی فاصله‌سنجی سنسور نمی‌تواند آشکار شود.

در صورتی که پالس‌های ارسالی شروع به برگشت کنند، گیرنده آن‌ها را دریافت کرده و در این حالت مقدار پین Echo به صورت Low خواهد شد. بدین ترتیب با توجه به مقدار زمانی که دریافت سیگنال برگشتی زمان برده است، پالسی با عرض 150 میکروثانیه تا 25 میلی‌ثانیه تولید می‌شود.

را‌ه اندازی سنسور آلتراسونیک SR04 با آردوینو

برای راه‌اندازی این سنسور با آردوینو نیاز به یکسری قطعات دارید که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• ماژول میکروکنترلر آردوینو UNO
• ماژول فاصله سنج
• پین هدر
• سیم برد بردی
• مینی برد بوردی 65 تایی
• مینی بورد 400 سوراخ
• مقاومت 220 اهم
• کابل نری USB نوع A

راه‌اندازی این سنسور با آردوینو بسیار راحت است. برای این کار باید سنسور را بر روی برد قرار داده و پین‌های VCC و همینطور GND را به پین پنج ولت و زمین آردوینو اتصال دهید.

كد آردوينو

در این بخش به جای اندازه‌گيري دستي عرض پالس سيگنال دريافتي و تریگر کردن سنسور آلتراسونيك می‌توان از یک کتابخانه خاص استفاده کرد. برای این کار چندین کتابخانه وجود دارد که NewPing از متداول‌ترین آن‌ها است. در ابتدا باید این کتابخانه را دانلود کنید. NewPing کارایی قابل‌توجهی داشته به صورت هم‌زمان از 15 سنسور پشتیبانی می‌کند. همچنین خروجی را به صورت مستقیم برحسب واحد‌های اینچ، سانتی‌متر و فاصله زمانی به شما ارائه می‌دهد.

استفاده از این برنامه بسیار ساده است، با این حال فقط از رزولوشن اندازه‌گيري يك سانتی‌متری برخوردار است. از این رو در صورتی که بخواهید فاصله را با دقت اعشاری محاسبه کنید، می‌توانید مد distance و NewPing را به کار بگیرید. همچنین برای بهبود دقت اندازه‌گیری این سنسور می‌توان از تابع دیگری به نام iterations استفاده کرد.

اتصال سنسور HC-SR04 با مد سه سيم

در این بخش شما تنها به یک اتصال پین دیجیتال I/O آردوينو نیاز خواهید داشت. اغلب سنسورهای آلتراسونیک برای مبنای این مد کار می‌کنند. در این مد یک سیم تک پین I/O تکی به عنوان ورودی و همینطور به عنوان خروجی عمل خواهد کرد. از آنجایی که ورودی و خروجی هیچ‌وقت به صورت هم‌زمان استفاده نمی‌شوند، این نوع عمکرد قابل اجرا است. با حذف نیازمندی به یکی از پین‌های آردوینو می‌توان این پین‌ها را برای کاربردهای دیگری استفاده کرد. همچنین استفاده از مد سه سیم در برخی از چیپ‌ها که دارای محدوديت پين I/O هستند نیز بسیار مفید است.

به طور کلی می‌توان گفت که سنسور HC-SR04 با توجه به دقت و عملکرد خود در مقایسه با سنسورهای فاصله‌سنج دیگر دارای قیمت مناسب‌تری بوده و از کارایی بهتری برخوردار است. البته لازم به ذکر است که این سنسور قادر به فاصله سنجی تمامی موقعیت‌ها نخواهد بود.

خرید ماژول آلتراسونیک از فروشگاه جم ترونیک

برای خرید اینترنتی ماژول می‌توانید از فروشگاه جم ترونیک اقدام کنید. این فروشگاه اینترنتی به عنوان فرزند تجاری فروشگاه جام جم الکترونیک به شمار می‌رود که سال‌ها است در زمینه فروش ماژول‌های الکترونیک، قطعات الکترونیک، لوازم جانبی الکترونیک، ابزارهای الکترونیک، لوازم مصرفی الکترونیک و سایر نیازمندی‌های فعالان الکترونیک فعالیت می‌کند. افزون بر تمامی این‌ها شما می‌توانید انواع قطعات الکترونیک را با کیفیتی بالا و زیر قیمت بازار از این مجموعه خریداری کنید و از مزایای خریدی مقرون به‌صرفه بهره‌مند شوید.