Sensor - HC-SR04 - Ultrasone sensor

Hardware

Met deze sensor kun je afstanden meten van 2 tot 450 centimeter met een hoek van niet meer dan 15 graden.

Specificaties:

Voltage: 5V(DC)
Verbruik: Minder dan 2mA.
Output signal: Eletrisch frequentie signaal (hoog = 5V, LAAG = 0V).
Sensor hoek: Niet meer dan 15 graden.
Detectieafstand: 2cm-450cm.
Precisie: tot 0.3cm
Ingang trigger signaal: 10us TTL impuls
Echo signaal : uitgang TTL PWL signaal

Het werkt als volgt, op de triggerpin moet voor 10 us een hoog signaal staan, daarna gaat het piezzo element een signaal uitzenden van 8×40 kHz.
Nadat het signaal is uitgezonden, gaat het 2e piezzo element “luisteren” naar het uitgezonden signaal (pin echo), met de tijd daartussen kan de afstand bepaald worden.

Een voorbeeld:
De snelheid van geluid door lucht is ca. 340 m/s of 29 microseconden (us) per centimeter, dus de formule is

Aantal CM = TIJD / 29

Maar omdat het signaal “heen” is gezonden en weer terug komt, moeten we de tijd delen door 2, de uiteindelijke formule is dan:

Aantal CM = TIJD / 29 / 2

Pinout

Pin:	Functie:
01	+5V
02	Trigger
03	Echo
04	GND

Arduino

Sluit de HC-SR04 aan zoals aangegeven op onderstaand schema:

Arduino pin:	HC-SR04 pin:
+5v	+5V
D2	02 (trigger)
D4	03 (echo)
GND	GND

Script

// Arduino pinnnen configureren
const int trigPin = 2;
const int echoPin = 4;

void setup() {
	// Zet IN- en UITgang voor digitale pinnen
	pinMode(trigPin, OUTPUT);
	pinMode(echoPin, INPUT);
	// Seriele poort aanzetten
	Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
	// Variabelen configureren
	long tijd, cm;

	// De sensor wordt getriggerd bij 10 us, geef eerst een lage puls om een schone hoge puls te krijgen
	digitalWrite(trigPin, LOW);
	delayMicroseconds(2);
	digitalWrite(trigPin, HIGH);
	delayMicroseconds(10);
	digitalWrite(trigPin, LOW);

	// Wacht op een hoge puls en meet de tijd
	tijd = pulseIn(echoPin, HIGH);
	// De formule om tijd in afstand om te zetten
	cm = tijd / 29 / 2;
  
	// Print de gegevens naar de seriële monitor
	Serial.print("afstand in cm: ");
	Serial.print(cm);
	Serial.println();
	delay(100);
}

// Arduino pinnnen configureren

const int trigPin = 2;

const int echoPin = 4;

void setup() {

// Zet IN- en UITgang voor digitale pinnen

pinMode(trigPin, OUTPUT);

pinMode(echoPin, INPUT);

// Seriele poort aanzetten

Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

// Variabelen configureren

long tijd, cm;

// De sensor wordt getriggerd bij 10 us, geef eerst een lage puls om een schone hoge puls te krijgen

digitalWrite(trigPin, LOW);

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(trigPin, HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(trigPin, LOW);

// Wacht op een hoge puls en meet de tijd

tijd = pulseIn(echoPin, HIGH);

// De formule om tijd in afstand om te zetten

cm = tijd / 29 / 2;

// Print de gegevens naar de seriële monitor

Serial.print("afstand in cm: ");

Serial.print(cm);

Serial.println();

delay(100);

}

Resultaat

Raspberry Pi

Sluit de HC-SR04 aan zoals aangegeven op onderstaand schema:

Raspberry pi pin:	HC-SR04 pin:
+5v	+5V
GPIO 23	02 (trigger)
GPIO 24	- Via R=330ohm naar 03 (echo) - Via R=470ohm naar GND
GND	GND

Script

Dit script leest de HC-SR04 sensor uit en geeft de afstand weer in de console:

#Libraries
import RPi.GPIO as GPIO
import time
 
#GPIO Mode (BOARD / BCM)
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
 
#set GPIO Pins
GPIO_TRIGGER = 23
GPIO_ECHO = 24
 
#set GPIO direction (IN / OUT)
GPIO.setup(GPIO_TRIGGER, GPIO.OUT)
GPIO.setup(GPIO_ECHO, GPIO.IN)
 
def distance():
    # set Trigger to HIGH
    GPIO.output(GPIO_TRIGGER, True)
 
    # set Trigger after 0.01ms to LOW
    time.sleep(0.00001)
    GPIO.output(GPIO_TRIGGER, False)
 
    StartTime = time.time()
    StopTime = time.time()
 
    # save StartTime
    while GPIO.input(GPIO_ECHO) == 0:
        StartTime = time.time()
 
    # save time of arrival
    while GPIO.input(GPIO_ECHO) == 1:
        StopTime = time.time()
 
    # time difference between start and arrival
    TimeElapsed = StopTime - StartTime
    # multiply with the sonic speed (34300 cm/s)
    # and divide by 2, because there and back
    distance = (TimeElapsed * 34300) / 2
 
    return distance
 
try:
  while True:
    dist = distance()
    print ("Measured Distance = %.1f cm" % dist)
    time.sleep(1)
 
# Reset by pressing CTRL + C
except KeyboardInterrupt:
  print("Measurement stopped by User")
  GPIO.cleanup()

#Libraries

import RPi.GPIO as GPIO

import time

#GPIO Mode (BOARD / BCM)

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

#set GPIO Pins

GPIO_TRIGGER = 23

GPIO_ECHO = 24

#set GPIO direction (IN / OUT)

GPIO.setup(GPIO_TRIGGER, GPIO.OUT)

GPIO.setup(GPIO_ECHO, GPIO.IN)

def distance():

# set Trigger to HIGH

GPIO.output(GPIO_TRIGGER, True)

# set Trigger after 0.01ms to LOW

time.sleep(0.00001)

GPIO.output(GPIO_TRIGGER, False)

StartTime = time.time()

StopTime = time.time()

# save StartTime

while GPIO.input(GPIO_ECHO) == 0:

StartTime = time.time()

# save time of arrival

while GPIO.input(GPIO_ECHO) == 1:

StopTime = time.time()

# time difference between start and arrival

TimeElapsed = StopTime - StartTime

# multiply with the sonic speed (34300 cm/s)

# and divide by 2, because there and back

distance = (TimeElapsed * 34300) / 2

return distance

try:

while True:

dist = distance()

print ("Measured Distance = %.1f cm" % dist)

time.sleep(1)

# Reset by pressing CTRL + C

except KeyboardInterrupt:

print("Measurement stopped by User")

GPIO.cleanup()

Start het script met: sudo python hcsr04.py

Resultaat:

Measured Distance = 7.4 cm
Measured Distance = 8.3 cm
Measured Distance = 6.7 cm
Measured Distance = 6.3 cm
Measured Distance = 7.6 cm
Measured Distance = 11.1 cm
Measured Distance = 11.9 cm

Measured Distance = 7.4 cm

Measured Distance = 8.3 cm

Measured Distance = 6.7 cm

Measured Distance = 6.3 cm

Measured Distance = 7.6 cm

Measured Distance = 11.1 cm

Measured Distance = 11.9 cm

Bronnen:
tutorials-raspberrypi.com
raspberrypi-spy.co.uk
modmypi.com
electrosome.com