Il Sensore a Ultrasuoni

Obiettivo: Utilizzare un Sensore a Ultrasuoni (HC-SR04) per misurare la distanza.

Componenti elettronici:

Arduino UNO
Breadboard
1 Sensore Ultrasuoni (e.g., HC-SR04)

Teoria: Il sensore di prossimità è un dispositivo che permette di rilevare la presenza di oggetti nelle immediate vicinanze, senza che vi sia un effettivo contatto.
Nel caso specifico, il sensore di prossimità ad ultrasuoni sfrutta il principe del Sonar. Degli impulsi sonori (ultrasonici) vengono emessi dal dispositivo il quale attraverso l’eventuale eco di ritorno permette di rilevare la presenza di un oggetto all’interno della portata nominale. Esempi pratici di sensori ad ultrasuoni sono i sensori di retromarcia e di parcheggio utilizzati nelle moderne automobili.
Nel dettaglio, le principali caratteristiche tecniche del sensore ad ultrasuoni HC-SR04 sono:

Alimentazione: +5V DC
Angolo di misura: < 30°
Distanza di rilevamento: da 2cm a 400cm
Risoluzione: 1cm
Frequenza: 40kHz

Il sensore, dispone di 4 pin: Vcc (+5V), Trigger, Echo, GND.

VCC: +5V DC
Trigger: Genera l’impulso ultrasonico
Echo: Rileva il segnale ultrasonico di ritorno
GND: 0V Ground

Pertanto considerando la formula che lega velocità, spazio e tempo:

s = v*t

e la velocità del suono pari a 343 m/s (che espressa in microsecondi diventa 0,0343 m/uS), si ottiene:

s = 0,0343*t

Considerando inoltre che il suono percorrerà due volte la distanza da misurare (dal sensore all’oggetto e dall’oggetto al sensore); il tempo t ottenuto deve essere diviso per due, ottenendo:

s = 0,0343*(t/2)

s = 0,01715*t

s = t/58,31

Per valutare la presenza di un oggetto è necessario rispettare il seguente “protocollo“:

Il PIN Trigger deve essere dettato alto (HIGH value) per almeno 10microsecondi.
In automatico il modulo HC-SR04 invierà 8 impulsi ultrasonici ad una frequenza pari a 40kHz.
Il PIN Echo viene posto in ascolto. Calcolando il tempo di arrivo/ritorno dell’impulso ultrasonico.

Collegamento Circuitale:

Codice:

/*
  Lezione 2 Difficile: Il sensore ad Ultrasuoni
  Creato il 12 Mar 2019
  da Andrea Primavera
*/
const int pinTrigger = 9;
const int pinEcho    = 10;
 
void setup() {
  pinMode(pinTrigger, OUTPUT);
  pinMode(pinEcho, INPUT);
  Serial.begin(9600);
  Serial.print( "Sensore Ultrasuoni: ");
}
 
void loop() { 
  // imposta l'uscita del trigger LOW
  digitalWrite(pinTrigger, LOW);
  // imposta l'uscita del trigger HIGH per 10 microsecondi
  digitalWrite(pinTrigger, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(pinTrigger, LOW);
  
  // calcolo del tempo attraverso il pin di echo
  long durata = pulseIn(pinEcho, HIGH);
  long distanza = durata/58.31;
  
  Serial.print("distanza: ");
  // dopo 38ms è fuori dalla portata del sensore
  if( durata > 38000 ){
    Serial.println("Fuori portata");
  }
  else{ 
    Serial.print(distanza); 
    Serial.println(" cm");
  }
   
  // Aspetta 1000 microsecondi prima di generare l'impulso successivo
  delay(1000);
}

Lezione 2 Difficile: Il sensore ad Ultrasuoni

Creato il 12 Mar 2019

da Andrea Primavera

const int pinTrigger = 9;

const int pinEcho = 10;

void setup() {

pinMode(pinTrigger, OUTPUT);

pinMode(pinEcho, INPUT);

Serial.begin(9600);

Serial.print( "Sensore Ultrasuoni: ");

}

void loop() {

// imposta l'uscita del trigger LOW

digitalWrite(pinTrigger, LOW);

// imposta l'uscita del trigger HIGH per 10 microsecondi

digitalWrite(pinTrigger, HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(pinTrigger, LOW);

// calcolo del tempo attraverso il pin di echo

long durata = pulseIn(pinEcho, HIGH);

long distanza = durata/58.31;

Serial.print("distanza: ");

// dopo 38ms è fuori dalla portata del sensore

if( durata > 38000 ){

Serial.println("Fuori portata");

}

else{

Serial.print(distanza);

Serial.println(" cm");

}

// Aspetta 1000 microsecondi prima di generare l'impulso successivo

delay(1000);

}

Personalizzazioni: E’ possibile modificare il contrasto del display intervenendo sul potenziometro.

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Alberto Affatato ha detto:

28 Gennaio 2021 alle 20:16

come faccio a vedere i dati espressi dal sensore?

Rispondi
1. Andrea Primavera ha detto:
  
  28 Gennaio 2021 alle 21:04
  
  Può utilizzare il monitor seriale.
  
  Rispondi
samuele ha detto:

19 Aprile 2021 alle 18:45

perché sul monitor seriale mi da:
distanza:0.00cm??

Rispondi
1. Andrea Primavera ha detto:
  
  20 Aprile 2021 alle 09:29
  
  Salve Samuele, che codice hai utilizzato? Quello da noi proposto? I collegamenti sono corretti?
  
  Rispondi