Zobrazenie zdroja stránky Ultrazvukovy senzor HC-SR04 - manual

=== Ultrazvukový senzor ===

[[Príprava elektroniky - hardware setup | Späť k zoznamu]]

Dostali ste ultrazvukový senzor '''HC-SR04'''. Pred dvoma úlohami sme sa naučili ako generovať zvuk rýchlym zapínaním a vypínaním bzučiaka. Teraz použijeme rovnaký princíp – ale na iný účel: '''meranie vzdialenosti'''.

Senzor HC-SR04 má na sebe zabudovaný reproduktor aj mikrofón:
* '''Reproduktor''' vyšle krátky ultrazvukový impulz cez pin '''TRIG'''
* Impulz sa odrazí od objektu pred senzorom a vráti sa späť
* '''Mikrofón''' zachytí odrazený signál a vyšle ho cez pin '''ECHO'''

Celý tento proces trvá nejaký čas – a práve z tohto času vieme vypočítať vzdialenosť.

<!--{{Note|Rýchlosť zvuku vo vzduchu je približne '''343 metrov za sekundu''' (alebo 0,0343 cm/µs). Keďže zvuk musí prejsť vzdialenosť dvakrát (tam aj späť), výsledok delíme 2.}}-->

Pozor – nie každý objekt odrazí ultrazvuk spoľahlivo. Mäkké a porézne materiály (napr. látka, molitan) zvuk pohlcujú namiesto odrazu, a senzor ich nemusí detekovať.

''' Zapojenie '''

{| class="wikitable"
|-
! Pin senzora !! Pin na RP2350-Zero
|-
| '''VCC''' || 5V
|-
| '''GND''' || GND
|-
| '''TRIG''' || GP6
|-
| '''ECHO''' || GP7
|}

''' Kód – meranie času impulzu '''

<span style="background:#CCFFCC">'''Vyskúšaj toto:'''</span> Skopíruj a spusti nasledujúci program. Otvor sériový monitor (9600 baud) a pohybuj rukou pred senzorom. Sleduj ako sa mení nameraná vzdialenosť.

<syntaxhighlight lang="C">
const int TRIG = 6;
const int ECHO = 7;

void setup() {
  pinMode(TRIG, OUTPUT);
  pinMode(ECHO, INPUT);
  Serial.begin(9600);
}

// Funkcia odošle impulz a vráti nameraný čas v mikrosekundách
long measurePulse() {
  digitalWrite(TRIG, LOW);
  delayMicroseconds(2);

  digitalWrite(TRIG, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG, LOW);

  return pulseIn(ECHO, HIGH);
}

void loop() {
  long trvanie = measurePulse();

  Serial.print("Čas: ");
  Serial.print(trvanie);

  delay(100);
}
</syntaxhighlight>

''' Princíp '''

[[Image:HC-SR04-visual.jpg|350px]]

{| class="wikitable"
|-
! Novinka !! Vysvetlenie
|-
| <code>pulseIn(pin, HIGH)</code> || Čaká kým pin prejde do stavu HIGH, potom meria ako dlho v ňom zostane. Vráti čas v mikrosekundách.
|-
| <code>digitalWrite(TRIG, HIGH)</code> + <code>delayMicroseconds(10)</code> || Odošleme presne 10µs impulz – to je požiadavka senzora HC-SR04 na spustenie merania.
|-
| <code>trvanie * 0.0343 / 2.0</code> || Prepočet: čas (µs) × rýchlosť zvuku (cm/µs) ÷ 2 (tam aj späť) = vzdialenosť v cm.
|-
| <code>float</code> || Dátový typ pre desatinné čísla – na rozdiel od <code>int</code>, ktorý uchováva iba celé čísla.
|}

Čo sme sa naučili?
* Ultrazvukový senzor HC-SR04 meria vzdialenosť pomocou odrazu zvuku – princíp podobný netopierom alebo parkovacím senzorom áut.
* Funkcia <code>pulseIn()</code> meria čas trvania signálu na pine v mikrosekundách.
* Dátový typ <code>float</code> používame vtedy, keď potrebujeme pracovať s desatinnými číslami.
* Nie každý materiál odráža ultrazvuk rovnako – mäkké povrchy ho môžu pohltiť.


<!-- ''' Vaša úloha – Parkovací senzor '''

<span style="background:#FFFFA0">'''VAŠA ÚLOHA:'''</span> Zapojte k ultrazvukovému senzoru bzučiak a RGB LED. Napíšte program, ktorý bude fungovať ako '''parkovací senzor''':

* Čím je objekt '''bližšie''', tým '''rýchlejšie''' bliká LED a pípá bzučiak
* Na základe vzdialenosti meňte aj '''farbu''' LED:

Vzorová štruktúra programu:

[[Ultrasonic sensor structure | Štruktúra]]

<span style="background:#FF9900">'''Bonus:'''</span>
Skúste sa zamyslieť nad tým ako by sme mohli ošetriť situáciu, kedy by signál nepriśiel naspäť. Buť je objekt ďaleko alebo sa zvuk pohltí. Senzor vie nasnímať maximálne do 200cm. Skúste si to prepočítať.
-->