PUBLICO:Sensor ultrasonido

Menú >> PUBLICO:Portada >> PUBLICO:Material de clases >> PUBLICO:Sistemas embebidos e Internet de las Cosas >> PUBLICO:Sensores_Actuadores_y_Comunicacion >> Sensor ultrasonido

Sensor ultrasonido

Fig.1: HCSR04

Fig.2: Ping

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. La distancia se puede calcular con la siguiente fórmula: 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐿 = 1/2 × 𝑇 × 𝐶. Donde L es la distancia, T es el tiempo entre la emisión y la recepción, y C es la velocidad del sonido. La constante 1/2, se multiplica ya que T es el tiempo de recorrido de ida y vuelta.

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.

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:

Donde las variables son:

• d = distancia al objeto, en centímetros.
• t = ancho de pulso del eco, en microsegundos
• vs = velocidad del sonido, en microsegundos por centímetros

Esta fórmula sale de la definición de distancia, que es velocidad por tiempo. Al querer calcular la distancia a la que estamos del objeto, tenemos que recordar que el tiempo medido es el tiempo de ida y vuelta del pulso, por lo que se divide a la mitad el valor final. También invertimos las unidades de la velocidad para simplificar la fórmula dentro del código y no realizar cambio de unidades. 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.

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

---

Los textos de este sitio están disponibles bajo una licencia Creative Commons Atribución 2.5 Argentina.