PUBLICO:Sensor ultrasonido
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| Información General | |
|---|---|
| Nombre | Sensor de distancia por ultrasonido |
| Nombre Comercial | HC-SR04/Ping |
| Tipo | Digital |
| Tinkercad | Sensor de distancia ultrasónico |
| Chip | SGM324YS14 |
Introducción Funcional
El sensor de ultrasonidos HC-SR04 (Fig.1) o Ping (Fig.2), es uno de los más conocidos por su performance, estabilidad y una precisión de alto rango. Su función es medir la distancia mediante el uso de ondas ultrasónicas. El cabezal emite una onda ultrasónica y recibe la onda reflejada que retorna desde el objeto. Los sensores ultrasónicos miden la distancia al objeto contando el tiempo entre la emisión y la recepción.
Modo de uso
En lo que refiere a su funcionamiento, partiendo de un tiempo cero, se transmite un pulso ultrasónico corto, el cual en caso de impactar contra un objeto, hará que se refleje. El sensor recibe una señal y la convierte en una señal eléctrica. Al periodo de tiempo se lo conoce como “Periodo de Ciclo”. El Periodo de Ciclo recomendado no debe ser menor a 50 milisegundos. Para operar se envía un pulso disparador (Trigger Pulse) de 10μs de ancho al pin de señal (Signal Pin). Esto hace que el módulo ultrasonido emita 8 pulsos de 40 KHz, y luego se detecta el eco que se produce en respuesta (si no se detecta un obstáculo, el pin de salida enviará una señal alta de 38 milisegundos).
Luego se mide este ancho de pulso y se calcula la distancia siguiendo la fórmula:
La distancia se puede calcular con la siguiente fórmula:
Distancia [cm] = 1/2 x T x Vs
Donde:
- 1/2 es la constante que simboliza recorrido absoluto.
- T Ancho del pulso del Eco, o sea es el tiempo entre la emisión y la recepción. Expresado en micro segundos.
- Vs es la velocidad del sonido, expresado en micro segundos por centímetro.
Esta fórmula sale de la definición de distancia, que es velocidad por tiempo. Al querer calcular la distancia a la que estamos del objeto. Con esta fórmula y sabiendo que la velocidad del sonido es 0,0344 microsegundos/centímetros, se puede obtener la distancia a la cual se encuentre el objeto u obstáculo (en este caso, en cm). La división por “dos” hay que hacerla ya que el tiempo de viaje de la onda que se recibe por el Echo pin es el total, es decir, el de ida y vuelta, pero nosotros solo necesitamos el tiempo de una de ellas.
Como el valor de la velocidad del sonido es 343 m/s. Por lo que obtenemos que la velocidad del sonido equivale a 29 microsegundos por centímetro aproximadamente, que es el valor que utilizamos en nuestra fórmula. Elegimos estas unidades ya que para medir el ancho de pulso utilizamos la función de Arduino pulseIn(), que nos devuelve el ancho de un pulso de entrada de un pin de lectura en microsegundos. Al tener el ancho de pulso en microsegundos, decidimos modificar las unidades de la fórmula para que los valores de las constantes no sean ni muy grandes ni muy pequeños, y podemos guardar estas constantes en un entero.
Especificaciones Técnicas
| Voltaje de Operación: | 5V DC. |
|---|---|
| Corriente nominal: | 15mA. |
| Rango: | de 2cm a 400cm (Con un error de 3mm). |
| Ángulo de medición: | 15 grados. |
| Señal: | Compatible con TTL. |
| Conexión HC-SR04: | Cuatro pines (Positivo, Digital Consulta, Digital Respuesta y negativo). |
| Conexión PING: | Tres pines (Negativo, Postivo, Digital Consulta/Respuesta) |
| Dimensiones: | 45 x 20 x 15mm. |
Diagrama de Conexión
Ejemplo en Código
Referencias Externas
| Características: | https://www.electronicoscaldas.com/datasheet/HC-SR04.pdf |
| Ficha técnica Sensor HC-SR04 (Inglés): | (Local) |
| https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Proximity/HCSR04.pdf | |
| Manual de usuario Sensor HC-SR04 (Inglés): | (Local) |
| https://www.electronicoscaldas.com/datasheet/HC-SR04.pdf |
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