Ультразвуковой датчик расстояния поможет мобильным роботам определять расстояния до объектов, объезжать препятствия и строить карту помещения. Дальномер также выступит в роли сенсора уровня воды, детектора движения или триггерам в охранных системах.
Общие сведения
Ультразвуковой дальномер измеряет расстояние между датчиком и объектом с помощью эхолокации. Передатчик излучает ультразвуковую волну на частоте, неуловимой человеческим слухом. Достигая препятствие, сигнал отражается и возвращается на эхо-приёмник. Зная время, за которое звук проходит от передатчика до приемника, рассчитывается расстояние до объекта.

Примеры работы
На роль контроллера для работы с датчиком линии рассмотрим платформу Arduino Uno.
Что понадобится
- 1× Arduino Uno
- 1× Ультразвуковой дальномер Roborace HC-SR04
- 1× Соединительные провода «папа-мама»
- 1× Кабель USB (A — B)
Схема устройства

Для быстрой сборки и отладки устройства рекомендуем взять плату расширения Trema Shield, которая надевается сверху на Uno R3 методом бутерброда.

Программная настройка
Настройте плату Arduino Uno в среде Arduino IDE.
Исходный код
Выведем показания дальномера в консоль.
// Библиотека для работы с дальномером #include "iarduino_HC_SR04.h" // Назначаем пины датчика расстояния constexpr auto PIN_SENSOR_TRIG = 10; constexpr auto PIN_SENSOR_ECHO = 11; // Создаем объект для работы с дальномером // и передаем в него пины TRIG и ECHO iarduino_HC_SR04 sensor(PIN_SENSOR_TRIG, PIN_SENSOR_ECHO); void setup(){ // Открываем Serial-порт Serial.begin(9600); } void loop(){ // Вычисляем расстояние до объекта int sensorDistance = sensor.distance(); // Выводим расстояние в Serial-порт Serial.print(sensorDistance); Serial.println(" cm"); // Ждём 100 мс delay(100); }
Элементы платы

Ультразвуковой передатчик и приёмник
На модуле расположена пара ультразвуковых преобразователей сигналов.
- Передатчик (Transmitter) предназначен для передачи ультразвуковых волн в окружающее пространство.
- Приёмник (Receive) предназначен для приема отраженных ультразвуковых волн от предметов окружающего мира.
Ультразвуковой передатчик и приемник подключены к электронной обвязки модуля.
Электронная обвязка модуля
Электронная обвязка модуля выполнена на чипе CS100, который объединяет ультразвуковую схему передачи, ультразвуковую схему приема и схему цифровой обработки. Для работы CS100 необходим кварцевый резонатор 8МГц и пару конденсаторов с резисторами.
Контакты подключения
Датчик расстояния подключается к управляющей электронике через группу из четырёх контактов.
Контакт | Функция | Подключение |
---|---|---|
GND | Земля | Подключите к земле микроконтроллера. |
ECHO | Контакт приёма сигнала | Подключите к пину ввода-вывода микроконтроллера. |
TRIG | Контакт отправки сигнала | Подключите к пину ввода-вывода микроконтроллера. |
VCC | Питание | Подключите к питанию микроконтроллера. |
Габаритный чертёж

Комплектация
- 1× Плата-модуль
Характеристики
- Модель: Ультразвуковой дальномер Roborace HC-SR04
- Напряжение питания Vcc: 3,3–5 В
- Напряжение логических уровней: 3,3–5 В
- Аппаратный интерфейс: 4×PLS
- Программный интерфейс: цифровой сигнал
- Диапазон измерений: 2–400 см
- Погрешность: 0,3 см
- Эффективный угол обзора: 15°
- Размеры: 68,5×23,4×20,4 мм
Обсуждение