ما هو مستشعر الموجات فوق الصوتية HC-SR04: العمل وتطبيقاته

HC-SR04 أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية يتضمن جهاز إرسال وجهاز استقبال. يستخدم هذا المستشعر لمعرفة المسافة من الهدف. هنا سيحدد مقدار الوقت المستغرق لإرسال الموجات واستقبالها المسافة بين المستشعر والجسم. يستخدم هذا المستشعر الموجات الصوتية باستخدام تقنية عدم الاتصال. باستخدام هذا المستشعر ، يمكن قياس المسافة المطلوبة للهدف دون ضرر وتوفر تفاصيل دقيقة. نطاق هذا المستشعر متاح بين 2 سم و 400 سم.

ما هو مستشعر الموجات فوق الصوتية HC-SR04؟

HC-SR04 هو نوع من أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية التي تستخدم السونار لمعرفة مسافة الجسم من المستشعر. يوفر نطاقًا متميزًا للكشف عن عدم الاتصال بدقة عالية وقراءات مستقرة. يتضمن وحدتين مثل جهاز الإرسال والاستقبال بالموجات فوق الصوتية. يستخدم هذا المستشعر في مجموعة متنوعة من التطبيقات مثل قياس الاتجاه والسرعة ، وأجهزة الإنذار ضد السرقة ، والطبية ، والسونار ، والمرطبات ، والشحن اللاسلكي ، والاختبار غير المتلف ، والموجات فوق الصوتية.

HCSR04- حساس فوق صوتي

HC-SR04 تكوين دبوس الاستشعار بالموجات فوق الصوتية

يشتمل هذا المستشعر على أربعة دبابيس ويتم مناقشة تكوين الدبوس لهذا المستشعر أدناه.

• Pin1 (Vcc): يوفر هذا الدبوس مصدر طاقة + 5V لجهاز الاستشعار.
• Pin2 (Trigger): هذا دبوس إدخال يستخدم لتهيئة القياس عن طريق إرسال الموجات فوق الصوتية عن طريق إبقاء هذا الدبوس مرتفعًا لمدة 10 us.
• Pin3 (Echo): هذا هو دبوس الإخراج ، الذي يرتفع لفترة زمنية محددة وسيكون مكافئًا لمدة الوقت الذي تستغرقه الموجة للعودة إلى المستشعر.
• Pin4 (أرضي): هذا هو دبوس GND يستخدم للاتصال بـ GND للنظام.

سمات

ال ميزات مستشعر HC-SR04 تشمل ما يلي

• ال مزود الطاقة يستخدم لهذا المستشعر + 5V DC
• البعد 45 مم × 20 مم × 15 مم
• التيار الهادئ المستخدم لهذا المستشعر هو<2mA
• عرض نبض الإدخال للزناد هو 10uS
• تيار التشغيل هو 15mA
• زاوية القياس 30 درجة
• نطاق المسافة من 2 سم إلى 800 سم
• القرار 0.3 سم
• زاوية التأثير هي<15°
• نطاق تردد التشغيل 40 هرتز
• الدقة 3 مم

HC-SR04 جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية يعمل

يأتي مستشعر الموجات فوق الصوتية HC-SR04 مع أربعة دبابيس وهي Vcc pin ، و Trigger pin ، و Echo pin ، و Ground pin. يستخدم هذا المستشعر لقياس المسافة الدقيقة بين الهدف والمستشعر. يعمل هذا المستشعر في الغالب على الموجات الصوتية.

عندما يتم توفير مصدر الطاقة لهذه الوحدة ، فإنها تولد موجات صوتية لتنتقل عبر الهواء لتصل إلى الجسم الضروري. تضرب هذه الموجات وتعود من الكائن ، ثم تجمعها بواسطة وحدة الاستقبال.

هنا تتناسب المسافة والوقت المستغرقان بشكل مباشر لأن الوقت المستغرق لمزيد من المسافة مرتفع. إذا ظل دبوس الزناد مرتفعًا لمدة 10 µs ، فسيتم إنشاء الموجات فوق الصوتية التي تنتقل بسرعة الصوت. لذلك يُنشئ ثماني دورات من الاندفاع الصوتي يتم تجميعها داخل دبوس Echo. يتم توصيل هذا المستشعر بالموجات فوق الصوتية مع Arduino لقياس المسافة اللازمة بين المستشعر والكائن. يمكن حساب المسافة باستخدام الصيغة التالية.

S = (V x t) / 2

حيث 'S' هي المسافة المطلوبة

'V' هي سرعة الصوت

't' هو الوقت المستغرق لعودة الموجات الصوتية بعد اصطدامها بالجسم.

يمكن حساب المسافة الفعلية بقسمة قيمتها على 2 لأن الوقت سيكون مرتين بمجرد انتقال الموجات والعودة من المستشعر.

HC-SR04 جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية مع لوحة اردوينو

نقدم هنا مثالاً على استخدام مستشعر الموجات فوق الصوتية HC-SR04 لوحة اردوينو . يتم توصيل هذا المستشعر بلوحة Arduino.

جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية مع لوحة اردوينو

المكونات المطلوبة لهذا المشروع تشمل بشكل رئيسي لوحة Arduino UNO ، جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية HC-SR04 ولوح التجارب وأسلاك العبور. اتصالات هذا المشروع بسيطة للغاية مثل ما يلي.

• يتم توصيل دبوس VCC الخاص بالمستشعر بجهد 5 فولت من Arduino
• يتم توصيل دبوس Trig الخاص بالمستشعر بـ Pin 11 في Arduino
• يتم توصيل دبوس Echo الخاص بالمستشعر بـ Pin 12 في Arduino
• يتم توصيل دبوس GND الخاص بالمستشعر بدبوس GND في Arduino

عمل

يمكن تحقيق قياس المسافة الدقيقة من خلال ربط مستشعر HC-SR04 أنواع مختلفة من لوحات Arduino .

في البداية ، امنح جهاز الاستشعار مصدر الطاقة لتشغيله وتوصيل دبوس GND الخاص بهذا المستشعر بدبوس GND بلوحة Arduino. ويمكن تزويد وحدة المستشعر بالطاقة من خلال إمداد الجهد للوحة Arduino عندما يكون التيار المار من خلال المستشعر أقل من 15 مللي أمبير. لذلك لن تؤثر تقييمات Arduino الحالية على المستشعر.

بمجرد إعداد الترتيب الأساسي ، قم بتوصيل كل من دبابيس المستشعرات مثل Trig & Echo بدبابيس الإدخال / الإخراج بلوحة Arduino. كما ناقشنا سابقًا ، يجب الاحتفاظ بـ Trig pin في المستشعر 10us في البداية لبدء طريقة القياس. لذلك ، ستولد وحدة المستشعر هذه موجات صوتية بتردد 40.000 هرتز لكل ثانية من المصدر.

عندما تعود الموجات الصوتية مرة أخرى ، سيتم تنشيط دبوس Echo حتى يتم الحصول على هذه الموجات بواسطة جهاز الاستقبال. سيتم قياس الوقت بمساعدة لوحة Arduino.

التطبيقات

ال تطبيقات مستشعر HC-SR04 تشمل ما يلي ،

• يستخدم هذا المستشعر لقياس السرعة والاتجاه بين جسمين
• يتم استخدامه في الشحن اللاسلكي
• الموجات فوق الصوتية الطبية
• هذا معتاد على كشف الأشياء وتجنب العقبات باستخدام الروبوتات مثل القدمين ، واكتشاف المسارات ، تجنب عقبة ، إلخ.
• قياس العمق
• المرطبات
• يستخدم هذا المستشعر لرسم الأجسام القريبة من المستشعر عن طريق تدويره
• اختبار غير مدمر
• باستخدام جهاز استشعار عمق الحفر هذا ، يمكن قياس الآبار عن طريق إرسال الموجات عبر الماء.
• نظام مضمن
• أجهزة الإنذار ضد السرقة

وبالتالي ، كل هذا يتعلق بـ HC-SR04 أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية . أخيرًا من المعلومات الواردة أعلاه ، يمكننا أن نستنتج أن هذا المستشعر يستخدم السونار لقياس المسافة بين المستشعر والجسم. يرسل جهاز الإرسال إشارة صوتية عالية التردد. بمجرد أن تكتشف الإشارة شيئًا ما ، فإنها تنعكس مرة أخرى إلى دبوس صدى جهاز الإرسال. يسمح لنا الوقت المستغرق في إرسال الإشارة وكذلك الاستقبال بتحديد المسافة إلى الجسم. إليك سؤال لك ، ما هي أجهزة الاستشعار التي تحدد المسافة نفسها؟