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6.1 Misurazione della Distanza

Il modulo sensore ultrasonico funziona sul principio dei sistemi sonar e radar per determinare la distanza da un oggetto.

Modulo Ultrasonico

Componenti Necessari

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link:

Nome	ELEMENTI IN QUESTO KIT	LINK
Kepler Kit	450+	Kepler Ultimate Kit

Puoi anche acquistarli separatamente dai link sottostanti.

SN	COMPONENTE	QUANTITÀ	LINK
1	Introduzione al Pico W	1	ACQUISTA
2	Cavo Micro USB	1
3	Breadboard	1	ACQUISTA
4	Cavi Jumper	Diversi	ACQUISTA
5	Modulo Ultrasonico	1	ACQUISTA

Schema

sch_ultrasonic

Cablaggio

wiring_ultrasonic

Codice

Nota

Apri il file 6.1_measuring_distance.py nel percorso kepler-kit-main/micropython o copia questo codice in Thonny, poi clicca su «Esegui Script Corrente» o semplicemente premi F5 per eseguirlo.
Non dimenticare di selezionare l’interprete «MicroPython (Raspberry Pi Pico)» nell’angolo in basso a destra.
Per tutorial dettagliati, fai riferimento a Aprire ed Eseguire Codice Direttamente.

import machine
import time

TRIG = machine.Pin(17,machine.Pin.OUT)
ECHO = machine.Pin(16,machine.Pin.IN)

def distance():
    TRIG.low()
    time.sleep_us(2)
    TRIG.high()
    time.sleep_us(10)
    TRIG.low()
    while not ECHO.value():
        pass
    time1 = time.ticks_us()
    while ECHO.value():
        pass
    time2 = time.ticks_us()
    during = time.ticks_diff(time2,time1)
    return during * 340 / 2 / 10000

while True:
    dis = distance()
    print ('Distance: %.2f' % dis)
    time.sleep_ms(300)

Una volta avviato il programma, la Shell stamperà la distanza del sensore ultrasonico dall’ostacolo davanti a sé.

Come funziona?

I sensori ultrasonici producono onde sonore ad alta frequenza (onde ultrasoniche) emesse dalla sonda trasmittente. Quando quest’onda colpisce un oggetto, viene riflessa come eco e rilevata dalla sonda ricevente. Calcolando il tempo trascorso dalla trasmissione alla ricezione, si può determinare la distanza. Basandosi su questo principio, si può derivare la funzione distance().

def distance():
    TRIG.low()
    time.sleep_us(2)
    TRIG.high()
    time.sleep_us(10)
    TRIG.low()
    while not ECHO.value():
        pass
    time1 = time.ticks_us()
    while ECHO.value():
        pass
    time2 = time.ticks_us()
    during = time.ticks_diff(time2,time1)
    return during * 340 / 2 / 10000

Le prime righe del codice sono utilizzate per trasmettere un’onda ultrasonica di 10µs.

TRIG.low()
time.sleep_us(2)
TRIG.high()
time.sleep_us(10)
TRIG.low()

Successivamente, il programma si mette in pausa e registra l’ora corrente quando l’onda ultrasonica è stata emessa.

while not ECHO.value():
    pass
time1 = time.ticks_us()

Successivamente, il programma si sospende di nuovo. Dopo che l’eco è stata ricevuta, l’ora corrente viene registrata una seconda volta.

while ECHO.value():
    pass
time2 = time.ticks_us()

Infine, basandosi sulla differenza di tempo tra le due registrazioni, la velocità del suono (340m/s) viene moltiplicata per il tempo per ottenere il doppio della distanza tra il modulo ultrasonico e l’ostacolo (cioè, un viaggio di andata e ritorno delle onde ultrasoniche dal modulo all’ostacolo). Convertendo le unità in centimetri, otteniamo il valore restituito di cui abbiamo bisogno.

during = time.ticks_diff(time2,time1)
return during * 340 / 2 / 10000

Nota che il sensore ultrasonico metterà in pausa il programma quando è in funzione, il che potrebbe causare qualche rallentamento durante la scrittura di progetti complessi.