Arduino - HC-SR04 Ultrasonik Sensör ile Mesafe Ölçer Uygulaması

Merhaba. Bu yazımda HC-SR04 ultrasonic sensörünü tanıyıp cisim algılama ve de mesafe ölçümü yapacağız. Ses dalgaları sınıflandırılmasında 20 KHz-1 GHz arasındaki ses sinyalleri ultrasonic ses olarak tanımlanmıştır.Bizim sensörümüz ve bir çok ultrasonic sensör 40Khz frekansında ultrasonic ses üretmektedir. Burada önemli olan sesin yüksekliğinde belirleyici olan etken frekanstır.Ses yüksekse frekansta yüksektir.Ultrasonic ses sinyallerini insan kulağı algılayamaz.

Aslında HC-SR04 tüm haliyle bir transdüserdir. Transdüser ile sensör arasındaki fark ise sensör herhangi fiziksel bir değişimi algılayan bir eleman iken, transdüser bu değişimi algılayıp elektrik,ısı vs. bir çok enerji formuna dönüştürebilen bir elektronik devredir.

HC-SR04'te 2 adet araba farını andıran bir tanesi ses iletici diğeri de ses alıcı olan transdüser bulunmakta. Sol taraftan 40 KHz'de üretilen ses sinyal darbesi engele çarpıp sağ tarafa gelir ve biz bu gidiş-geliş arasındaki zamanı, cm'ye çevirerek uzaklığı ölçeceğiz.


T=0 zamanında darbe iletilir(ultrasonic ses sinyali), cisimden yansır, transdüser tarafından algılanır ve tekrar

gönderilir.



Sonraki darbe ilk darbenin ultrasonik enerjisinin hepsi absorbe edildiğinde iletilmelidir.Bu yüzden sensöre bir pals gönderilir sensör okunur ve sensörün datasheetinde yazan süre kadar sensöre tekrar pals gönderilmez.Eğer bekleme yapmaksak sensör saçma değerler döndürür.Çünkü ilk yolladıgımız sinyal bir yerden yansıyarak sensöre geri dönmeye devam eder.

Sensör üzerinde 4 adet pin mevcut.Bunlar;vcc,gnd,trig,echo pinleri.Sensör kendi içerisinde 40khz frekansında bir sinyal üretip  8 pals verici transdüsere gönderiyor.Bu ses dalgası  

havada, deniz seviyesinde ve 15 °C sıcaklıkta 340 m/s bir hızla yol alır.Bir cisme çarpar ve geri sensöre yansır.Cismin sensörden uzaklıgı ile doğru orantılı olarak echo pini bir süre lojik 1 seviyesinde kalır ve tekrar lojik 0 olur.Bizim bu mesafeyi ölçmekiçin tek yapmamız gereken echo pininin ne kadar lojik1 oldugunun süresini bulmaktır.Bu yapı yukarıdaki resimden daha iyi görülebilir.

Echo pininin lojik 1de kalma süresini mikrodenetleyici timerı ile ölçelim. Klasik yol=hız*zaman dan ve sesin 340m/sn lik hızınıda 34000cm/1000000us (340000/1000000=1/29) olarak düzenlersek  formül x=t/29 olarak bulunur.Fakat burada önemli bir nokta sensörün bize döndürdüğü süre, ses sinyalinin gönderilmesi ile alınması arasındaki oluşan süre. Yani yol=zaman/29 ile aradaki mesafeyi iki ile çarpmış oluyoruz.Çünkü ses hem gitti hem geldi.Bu yüzden x=t/58 formulüyle aradaki mesafeyi ölçmüş olacağız . Bazı yerlerde 58 yerine 58.2 veya 59 yazanı da gördüm artık sizin kararınıza kalmış birşey.

Buna ek olarak da 13.pine led bağladım ve mesafe 15 cm altına düştüğünde led yansın istedim.Siz isterseniz bir buzzer koyabilirsiniz. Buyrun kodlar ;

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(7, 8, 9, 10, 11, 12);

int trigPin=2; //define trigPin 2

int echoPin=3; //define echoPin 3

int led=13;

void setup() {

  

  pinMode(trigPin, OUTPUT);

  pinMode(echoPin, INPUT);

  pinMode(led,OUTPUT); 

 lcd.begin(16,2);

}

void loop() {

  int sure, uzaklik;

  lcd.clear(); 

  lcd.setCursor(0,0);

  

  digitalWrite(trigPin, HIGH);

  delayMicroseconds(1000);

  digitalWrite(trigPin, LOW);

  sure = pulseIn(echoPin, HIGH);

  uzaklik = (sure/58);

  

  if (uzaklik<15)

  {digitalWrite(led,HIGH);}

  else {digitalWrite(led,LOW);} 

  

  lcd.print("Uzaklik = ");

  lcd.print(uzaklik);

  lcd.print(" cm"); 

   delay(400);   

}

Video ;

Not: Resimlerin birçoğu www.mcu-turkey.com adresinden alınmıştır. Aynı programı PIC için yapmak isteyenler aşağıdaki adresi ziyaret edebilirler.


http://www.mcu-turkey.com/hc-sr04-ultrasonic-sensor-ile-cisim-algilama-ve-mesafe-olcumu/