سنسور فاصله سنج آلتراسونیک چیست؟

سنسور آلتراسونیک با ارسال یک پالس صوتی کوتاه، در فرکانس بالاتر از محدوده شنوایی انسان و پس از برخورد به سطح جسم و انعکاس پالس صوتی از سطح جسم و دریافت آن به وسیله سنسور آلتراسونیک، از طريق محاسبه زمان رفت و برگشت امواج صوتی، فاصله را از خود سنسور تا جسم مورد نظر اندازه گیری می نماید.

امواج التراسونیک یا فرا صوت  از امواج صوتی است که فرکانس آن بالاتر از محدوده شنوایی انسان (kHz ٢٠) است.

بر روی این ماژول دو قطعه استوانه ‌ای شکل دیده می‌شود. که یکی فرستنده و دیگری به عنوان گیرنده ماژول آلتراسونیک عمل می نماید. به وسیله فرستنده، یک موج التراسونیک با فرکانس kHz 40 ارسال می‌شود. موج ارسال شده، در صورت برخورد به یک جسم خارجی منعکس شده و به سمت سنسور برگشته و توسط گیرنده سنسور دریافت می گردد.

زمانی که طول می‌کشد تا موج از فرستنده ارسال شود؛ و به مانع برخورد کرده و سپس توسط سنسور دریافت شود را مبنای اندازه ‌گیری فاصله بین سنسور تا مانع می باشد.

از آنجایی که زمان اندازه ‌گیری شده از سنسور التراسونیک، زمان رفت و برگشت موج است، برای محاسبه فاصله باید نصف این زمان در نظر گرفته شود.

ماژول های آلتراسونیک برای فاصله یابی مورد استفاده قرار می گیرند. این ماژول ها فاصله را از طریق ارسال و دریافت پالس های صوتی و محاسبه ی زمان رفت و برگشت آن محاسبه می کنند.
این ماژول دارای دو عدد سنسور آلتراسونیک می باشد که یکی از آنها به صورت فرستنده و دیگری به عنوان گیرنده امواج آلتراسونیک عمل می نمایند.

نحوه عملکرد ماژول
فرستنده موج التراسونیک که در رنج فرکانس امواج التراسونیک می باشد را ارسال نموده و این موج پس از برخورد به مانع یا سطح بازگشته و گیرنده روی ماژول، این موج بازگشتی را دریافت می نماید. سپس با توجه به زمان و طیف فرکانس بازگشتی می توان به فاصله آن دست یافت.

ابتدا باید یک پالس با عرض حداقل 10 میکرو ثانیه به پایه Trigger اعمال کنیم. سپس فرستنده آلتراسونیک 8 پالس صوتی ارسال می نماید.

سپس باید عرض پالسی که روی پایه Echo دریافت می شود را بدست آوریم تا از روی این عرض پالس مسافت را تشخیص دهیم.

موضوعی که باید در نظر داشت این است که عرض پالس باید بین 100us تا 18ms  باشد. اگر بیش از این مقدار دریافت شود، تشخیص فاصله با دقت صحیح نمی باشد و اگر حدود 36ms  باشد، یعنی مانعی تشخیص نداده نشده است.

اطلاعات ماژول HC-SR04

• ولتاژ مورد نیاز و جریان مصرفی : ۵ ولت – ۴ میلی آمپر
• رنج اندازه گیری :  حداقل  cm4 و حداکثر ۴ متر
• پایه ها : GND – VCC – Trig – Echo

نحوه اتصال پاسه های ماژول به میکروکنترلر

پروژه راه اندازی ماژول آلتراسونیک با میکروکنترلر STM32F103RBT6 و با استفاده از دستورات CMSIS به زبان C در نرم افزار KEIL نوشته شده است.

پس از محاسبه فاصله ماژول تا مانع، فاصله محاسبه شده را در واحدهای سانتیمترو میلیمتر (با یک رقم اعشار) از طریق پورت سریال ارسال می نماید.

این محصول به صورت سورس کد برنامه میکروکنترلر و رایگان عرضه می شود و پس از سفارش آن، می توانید در بخش تاریخچه سفارشات درپنل کاربری خود، آن را دانلود نمایید.