5.12 Entfernung messen

Das Ultraschallmodul wird zur Entfernungsmessung oder Objekterkennung verwendet. In diesem Projekt programmieren wir das Modul, um Hindernisentfernungen zu ermitteln. Indem wir Ultraschallimpulse senden und die Zeit messen, die sie zum Zurückprallen benötigen, können wir Entfernungen berechnen. Dies ermöglicht es uns, distanzbasierte Aktionen oder Hindernisvermeidungsverhalten zu implementieren.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

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ARTIKEL IN DIESEM KIT

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ESP32 Starter Kit

320+

ESP32 Starter Kit

Sie können sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

KOMPONENTENVORSTELLUNG

KAUF-LINK

ESP32 WROOM 32E

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ESP32-Kameraerweiterung

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Überbrückungsdrähte

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Ultraschall-Modul

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Verfügbare Pins

  • Verfügbare Pins

    Hier ist eine Liste der verfügbaren Pins auf dem ESP32-Board für dieses Projekt.

    Für Eingang

    IO13, IO14, IO27, IO26, IO25, IO33, IO32, I35, I34, I39, I36

    Für Ausgang

    IO13, IO12, IO14, IO27, IO26, IO25, IO33, IO32, IO15, IO2, IO0, IO4, IO5, IO18, IO19, IO21, IO22, IO23

Schaltplan

../../_images/circuit_5.12_ultrasonic.png

Der ESP32 sendet alle 10 Sekunden einen Satz von Rechteckwellensignalen an den Trig-Pin des Ultraschallsensors. Dies veranlasst den Ultraschallsensor, ein 40kHz Ultraschallsignal nach außen zu senden. Wenn sich ein Hindernis vorne befindet, werden die Ultraschallwellen zurückreflektiert.

Durch die Aufzeichnung der Zeit, die vom Senden bis zum Empfangen des Signals vergeht, diese durch 2 teilen und mit der Schallgeschwindigkeit multiplizieren, können Sie die Entfernung zum Hindernis bestimmen.

Verdrahtung

../../_images/5.12_ultrasonic_bb.png

Code

Bemerkung

  • Öffnen Sie die Datei 5.12_ultrasonic.ino unter dem Pfad esp32-starter-kit-main\c\codes\5.12_ultrasonic.

  • Nachdem Sie das Board (ESP32 Dev Module) und den passenden Port ausgewählt haben, klicken Sie auf den Upload-Button.

  • „Unbekanntes COMxx“ wird immer angezeigt?

Nachdem der Code erfolgreich hochgeladen wurde, gibt der serielle Monitor die Entfernung zwischen dem Ultraschallsensor und dem Hindernis vorne aus.

Wie funktioniert das?

Über die Anwendung des Ultraschallsensors können wir direkt die Unterfunktion überprüfen.

float readSensorData(){// ...}

  • Der trigPin des Ultraschallmoduls sendet alle 2us ein 10us-Rechteckwellensignal.

    // Trigger a low signal before sending a high signal
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
// Send a 10-microsecond high signal to the trigPin
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
// Return to low signal
digitalWrite(trigPin, LOW);

  • Der echoPin empfängt ein Hochpegeleingangssignal, wenn sich ein Hindernis im Bereich befindet, und verwendet die Funktion pulseIn(), um die Zeit vom Senden bis zum Empfangen aufzuzeichnen.

    unsigned long microsecond = pulseIn(echoPin, HIGH);

  • Die Schallgeschwindigkeit beträgt 340 Meter pro Sekunde, was 29 Mikrosekunden pro Zentimeter entspricht. Indem wir die Zeit messen, die eine Rechteckwelle benötigt, um zu einem Hindernis zu gelangen und zurückzukehren, können wir die zurückgelegte Entfernung berechnen, indem wir die Gesamtzeit durch 2 teilen. Dies ergibt die Entfernung des Hindernisses von der Schallquelle.

    float distance = microsecond / 29.00 / 2;

Beachten Sie, dass der Ultraschallsensor das Programm während der Arbeit anhält, was bei der Erstellung komplexer Projekte zu Verzögerungen führen kann.