localizadores de gama ultrassônica são pequenos sensores divertidos que podem medir a distância. Você pode usá-los para encontrar a distância para um objeto, ou para detectar quando algo está perto do sensor como um detector de movimento. São ideais para projetos que envolvem navegação, prevenção de objetos e segurança doméstica. Porque usam o som para medir a distância, trabalham tão bem na escuridão quanto na luz., O range finder ultra-sônica eu vou estar usando neste tutorial é o HC-SR04, o que pode medir as distâncias a partir de 2 cm e 400 cm, com uma precisão de ±3 mm.

neste artigo, vou mostrar como fazer três diferentes telémetro de circuitos para o Arduino. O primeiro circuito de busca de alcance é fácil de configurar, e tem bastante boa precisão. Os outros dois são um pouco mais complicados, mas são mais precisos porque eles fator em temperatura e umidade. Mas antes de entrarmos nisso, vamos falar sobre como o localizador mede a distância.,

a Velocidade Do Som

os detectores de gama ultrassónica medem a distância emitindo um pulso de som ultrassónico que viaja pelo ar até atingir um objecto. Quando esse pulso de som atinge um objeto, ele é refletido fora do objeto e viaja de volta para o rastreador ultrassônico., O localizador de alcance ultrassônico mede quanto tempo leva o pulso de som para viajar em sua viagem de ida e volta a partir do sensor e de volta. Ele então envia um sinal para o Arduino com informações sobre quanto tempo levou para o pulso sônico para viajar.sabendo o tempo que leva o pulso ultrassônico para viajar para trás e para a frente para o objeto, e também sabendo a velocidade do som, o Arduino pode calcular a distância para o objeto., A fórmula que relaciona a velocidade do som, a distância e o tempo percorrido é:

Reorganizar esta fórmula, obtemos a fórmula utilizada para calcular a distância de:

O tempo variável é o tempo que leva para o pulso ultra-sónico para deixar o sensor, saltar fora o objeto e retornar ao sensor., Nós realmente dividimos este tempo ao meio, já que só precisamos medir a distância ao objeto, não a distância ao objeto e voltar ao sensor. A variável velocidade é a velocidade a que o som viaja através do ar.

A velocidade do som no ar varia com a temperatura e humidade. Portanto, a fim de calcular com precisão a distância, vamos precisar considerar a temperatura ambiente e umidade., A fórmula para a velocidade do som no ar com temperatura e umidade representavam é:

Por exemplo, a 20°C e 50% de umidade, o som viaja a uma velocidade de:

Na equação acima, é claro que a temperatura tem o maior efeito sobre a velocidade do som. A umidade tem alguma influência, mas é muito menos do que o efeito da temperatura.,Como O Localizador ultrassónico mede a distância

na frente do localizador ultrassónico são dois cilindros de metal. São transdutores. Os transdutores convertem as forças mecânicas em sinais eléctricos. No localizador ultrassônico, há um transdutor transmissor e receptor transdutor. O transdutor de transmissão converte um sinal eléctrico em impulsos ultrassónicos e o transdutor de recepção converte o impulso ultrassónico reflectido de volta para um sinal eléctrico., Se você olhar para a parte de trás do localizador de alcance, você vai ver um IC atrás do transdutor de transmissão rotulado MAX3232. Este é o IC que controla o transdutor de transmissão. Por trás do transdutor receptor está um LM324 marcado com CI. Este é um quad Op-Amp que amplifica o sinal gerado pelo transdutor receptor em um sinal que é forte o suficiente para transmitir para o Arduino.,

O HC-SR04 range finder ultra-sônica tem quatro pinos:

• Vcc – fornece energia para gerar os pulsos ultra sônicos
• GND – ligados à terra
• Trigonometria – onde o Arduino envia o sinal para iniciar o pulso ultra-sónico
• Echo – onde o range finder ultra-sônica envia as informações sobre o tempo de duração da viagem tomadas pelo pulso ultra-sónico para o Arduino

Para iniciar a medição da distância, precisamos enviar um 5V sinal de alta para a Trigonometria pin por, pelo menos, 10 µs., Quando o módulo receber este sinal, emitirá 8 pulsos de som ultrassônico a uma frequência de 40 KHz do transdutor de transmissão. Em seguida, ele espera e ouve no transdutor de recepção para o sinal refletido. Se um objeto estiver dentro do alcance, os 8 pulsos serão refletidos de volta para o sensor. Quando o pulso atinge o transdutor de recepção, o pino de Eco emite um sinal de alta tensão.

O comprimento deste sinal de alta tensão é igual ao tempo total que os 8 pulsos levam a viajar do transdutor transmissor e de volta para o transdutor receptor., No entanto, só queremos medir a distância ao objeto, e não a distância do caminho que o pulso sonoro tomou. Portanto, dividimos esse tempo ao meio para obter a variável de tempo na equação d = S x t acima. Uma vez que já sabemos a velocidade do (s) Som (s), podemos resolver a equação para a distância.

Localizador ultrassónico para a saída do Monitor Serial

vamos começar por fazer um simples localizador ultrassónico que irá emitir medições da distância para o seu monitor serial. Se você quiser enviar as leituras para um LCD em vez disso, confira a próxima seção., Conectando tudo é fácil, basta conectá-lo assim:

Depois de tudo ligado, carregue esse programa para o Arduino:

Explicação do Código

• Linha 11: Declara as variáveis duration e distance.
• linhas 12 e 13: envia um sinal baixo de 2 µs para o trigPin para se certificar de que está desligado no início do ciclo do programa.,linhas 15-17: envia um sinal de 10 µs de alta para o trigPin para iniciar a sequência de oito impulsos ultrassónicos de 40 KHz enviados do transdutor transmissor.
• Linha 19: Define o duration variável conforme o comprimento (em µs) de ALTA entrada de sinal detectado no echoPin. A saída do pino Eco é igual ao tempo que leva o pulso ultrassônico emitido para viajar para o objeto e voltar para o sensor.,
• Linha 20: Define o distance variáveis como a duração (tempo em d = s x t) multiplicada pela velocidade do som convertido de metros por segundo para centímetros por µs (0.0344 cm/s).linhas 22-24: se a distância for igual ou superior a 400 cm ou inferior ou igual a 2 cm, indicar “distância = fora da Gama” no monitor serial.linhas 26-30: se a medição da distância não estiver fora do intervalo, indicar a distância calculada na linha 20 no monitor série para 500 ms.,

Range Finder ultra-Sônica Com LCD de Saída

Se você deseja dar saída a distância de medições para um LCD 16X2, siga este diagrama para ligar o localizador de intervalo e LCD para o Arduino:

Se precisar de mais ajuda para ligar o LCD, tente o nosso outro tutorial sobre a criação de um LCD no Arduino., Quando tudo estiver ligado, carregue esse código para o Arduino:

A Maior Precisão Ultra Range Finder

Desde que a temperatura é uma variável em que a velocidade do som, a equação acima (c = 331.4 + (0,606 a x T) + (0.0124 x H)), a temperatura do ar em torno do sensor afeta nossas medições da distância. Para compensar isso, tudo o que precisamos fazer é adicionar um termistor ao nosso circuito e inserir suas leituras na equação. Isto deve dar às nossas medições de distância uma maior precisão., Um termistor é um resistor variável que muda a resistência com a temperatura. Para saber mais sobre termistores, confira nosso artigo, Arduino Thermistor Temperature Sensor Tutorial. Aqui está um diagrama para ajudar você a adicionar um termistor para o seu localizador de intervalo circuito:

• R1 = 10K Ohm resistor
• Th = 10K Ohm termistor

Nota: o valor de R1 deve ser igual à resistência do seu termistor.,

Depois de tudo o que está ligado, carregue esse código para o Arduino:

Explicação do Código

o básico do telémetro de programa no início deste artigo, foi utilizada a fórmula d = s x t para calcular a distância. Neste programa, usamos a fórmula que explica a temperatura e umidade (c = 331.4 + (0,606 x T) + (0,0124 x H)).

nas linhas 5-10, a equação de Steinhart-Hart é usada para converter os valores de resistência termistor à temperatura, que são armazenados em uma variável chamada temp., Na linha 35, adicionamos uma nova variável (spdSnd) que contém a velocidade da equação sonora. The output from the spdSnd variable is used as the speed in the distance function on line 36.

the Very High (Almost too High) Accuracy Ultrasonic Range Finder

The temperature compensated ultrasonic range Finder circuit is pretty accurate for what most people will use it for. No entanto, há um outro fator que afeta a velocidade do som no ar (e, portanto, o cálculo da distância), que é a umidade., Você pode dizer a partir da velocidade da equação do som que a umidade só tem um pequeno efeito sobre a velocidade do som, mas vamos verificar de qualquer maneira.

existem vários tipos de sensores de umidade que você pode usar no Arduino, mas eu estarei usando o sensor de umidade e temperatura DHT11. Este módulo tem, na verdade, um termistor além de sensor de umidade, de modo que o conjunto de backup é muito simples:

Depois de tudo o que está ligado, terá de instalar uma biblioteca especial para executar o código., A Biblioteca é a Biblioteca DHTLib escrita por Rob Tillaart. A Biblioteca é fácil de instalar. Primeiro, Descarregue o .arquivo zip abaixo. Em seguida, no Arduino IDE, go to Sketch>Include Library> Add ZIP Library, then select the DHTLib.ficheiro zip.,

DHTLib

Depois de a biblioteca é instalada, enviar este código para o Arduino:

Explicação do Código

a temperatura e A umidade leituras de saída pelo DHT11 são digitais, assim não precisamos usar o Steinhart-Hart equação para converter o termistor é a resistência à temperatura. A biblioteca DHTLib contém todas as funções necessárias para obter a temperatura e umidade em unidades que podemos usar diretamente na velocidade da equação do som. As variáveis para temperatura e umidade são chamadas DHT.temperature e DHT.humidity., Então, velocidade é usada como uma variável na equação da distância na linha 28.

Para a saída de medições da distância para um LCD, primeiro conecte o LCD seguindo o nosso tutorial de Como Configurar um monitor de LCD em um Arduino, em seguida, carregar este código:

Assista o vídeo tutorial para ver o ultra-sônica do telémetro de circuitos em ação:

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