Neste projecto é abordado o sensor de ultrassom HC-SR04 em que o principal objectivo é a programação de modo a obter a distância medida, isso diz-nos que o sensor em questão serve para detectar presença de objectos na sua direcção e a sua medida varia de 2cm a 4m com uma precisão de 3mm.
O sensor é composto por dois piezoeléctrico (transmissor e receptor) ambas de forma cilíndrica. O transmissor é responsável pela emissão do sinal de ultrassom antes de ser devolvida através de um objecto alcançada e antes do receptor captar as ondas de retorno. O sinal vai levar tempo para voltar desde que foi emitido, e podemos dizer que a velocidade com que atingem o receptor está intimamente relacionado com a distância de transmissão e de rececção.
Este sensor opera a +5V e consome uma corrente típica de 15mA e os sinais de ultrassom são emitidos numa frequência de 40kHz. Ele é controlado por um impulso de nível lógico alto (HIGH=1) que deve ter no mínimo 10microssegundos, após detectar a borda de descida (ver figura-diagrama de tempo) deste impulso de disparo, o sensor envia um sinal acústico de ultrassom, de seguida, muda o sinal de saída para o nível lógico alto (HIGH=1), ficando em seguida à espera do sinal acústico do eco. Logo que o eco é detectado, o sensor coloca o sinal de saída ao nível lógico baixo (LOW=1).
É de extrema importância citar que o sensor só estará apto a detectar o eco após um intervalo de 100microsecons para evitar ruídos. Além disso, é necessário um intervalo de tempo de 10ms após a detecção do eco até um novo impulso de disparo.
DIAGRAMA DE TEMPO
A dispersão do sinal acústico não é uniforme para todo o espaço como pode se verificar na figura em baixo. o ângulo mais eficaz para detectar obstáculo é de 15º para esquerda e 15º para direita tendo 0 grau a origem:
O sensor diz nos a distância em que se encontra de um obstáculo, medindo o tempo em que o eco demorou para ser detectado, isto é, o tempo em que o sinal de saída esteve a nível lógico alto (HIGH=1) e dessa forma calcula-se a distância a que se encontra o obstáculo que provocou o eco. Esse cálculo pode ser feita manualmente para comprovar o resultado e é óbvio que isso é feito na parte da programação de forma a obter a distância de forma automática, sendo assim não estaremos sempre a fazer os cálculos a mão.
Vsom = 2d/t
onde temos:
d é a distância em metros
t é o tempo de duração do pulso na saída do sensor e o eco recebido
Vson é a velocidade do som no ar (Vsom=340m/s)
CARACTERÍSTICAS DO SENSOR HC-SR04
Antes de ligarmos o nosso sensor devemos por obrigação saber as características do mesmo de forma a antecipar os danos, sabendo pelo menos o valor da tensão de alimentação. É importante saber a distância mínima e a distância máxima do sensor. Por exemplo, imagina queres fazer uma medição para detectar um objecto a 10m de distância, podes ver que com esse sensor é impossível o fazer.
Tensão de alimentação - 5V DC
GND - 0V DC
Corrente - 15mA
Distância mínima - 2cm
Distância máxima - 4m
Ângulo - 15º
Trigger - Pulso de saída
Echo - Pulso de entrada
Com os dados ilustrados, estamos pronto para realizar o nosso projecto prático, partindo do princípio que já sabemos como funciona o arduino em termos de programação (caso não saiba ainda, clique no PRECISO SABER) e agora já sabemos como funciona o sensor de ultrassom.
ESQUEMA DE LIGAÇÃO
O esquema de ligação não é a mais bonita do mundo mas garanto que funciona. O esquema foi feito usando o programa fritzing, é muito simples de desenhar, podes adicionar bibliotecas de componentes que quiseres fazendo download no próprio site do programa.
Apresento duas imagens com esquema de ligação, ambos com o mesmo tipo de ligação, para ver melhor, faça clic em cima.
CÓDIGO FONTE
Uma nota importante, o cálculo da distância feita na programação tem o objectivo de a converter a distância medida em centímetros (cm).
VÍDEO ILUSTRATIVO
Obrigado pela sua atenção, caso tenhas dúvidas, pode expor pelo comentário, ou enviando email no menu contactos.
SENSOR DE ULTRASSOM HC-SR04
