.. note::

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.. _2.2.8_c_pi5:

2.2.8 Módulo de Sensor Ultrasónico
======================================

Introducción
----------------

El sensor ultrasónico utiliza ultrasonidos para detectar objetos con precisión y 
medir distancias. Envía ondas ultrasónicas y las convierte en señales electrónicas.

Componentes Necesarios
----------------------------------

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

.. image:: ../img/list_2.2.5.png

Es definitivamente conveniente comprar un kit completo, aquí está el enlace: 

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Nombre	
        - ELEMENTOS EN ESTE KIT
        - ENLACE
    *   - Kit Raphael
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

También puedes comprarlos por separado en los enlaces a continuación.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - INTRODUCCIÓN DE COMPONENTES
        - ENLACE DE COMPRA

    *   - :ref:`cpn_gpio_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_ultrasonic_sensor`
        - |link_ultrasonic_buy|

Diagrama Esquemático
------------------------

.. image:: ../img/image329.png


Procedimientos Experimentales
--------------------------------

**Paso 1:** Construir el circuito.

.. image:: ../img/image220.png

**Paso 2:** Ir a la carpeta del código.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/c/2.2.8/

**Paso 3:** Compilar el código.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 2.2.8_Ultrasonic.c -lwiringPi

**Paso 4:** Ejecutar el archivo ejecutable.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

Cuando se ejecuta el código, el módulo del sensor ultrasónico detecta la distancia 
entre el obstáculo delante y el propio módulo, luego el valor de la distancia se 
imprimirá en la pantalla.

.. note::

    Si no funciona después de ejecutar, o hay un mensaje de error: \"wiringPi.h: No such file or directory\", por favor consulta :ref:`install_wiringpi_pi5`.


**Código**

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <stdio.h>
    #include <sys/time.h>

    #define Trig    4
    #define Echo    5

    void ultraInit(void)
    {
        pinMode(Echo, INPUT);
        pinMode(Trig, OUTPUT);
    }

    float disMeasure(void)
    {
        struct timeval tv1;
        struct timeval tv2;
        long time1, time2;
        float dis;

        digitalWrite(Trig, LOW);
        delayMicroseconds(2);

        digitalWrite(Trig, HIGH);
        delayMicroseconds(10);      
        digitalWrite(Trig, LOW);
                                    
        while(!(digitalRead(Echo) == 1));   
        gettimeofday(&tv1, NULL);           

        while(!(digitalRead(Echo) == 0));   
        gettimeofday(&tv2, NULL);           

        time1 = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;   
        time2  = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;

        dis = (float)(time2 - time1) / 1000000 * 34000 / 2;  

        return dis;
    }

    int main(void)
    {
        float dis;
        if(wiringPiSetup() == -1){ //when initialize wiring failed,print message to screen
            printf("setup wiringPi failed !");
            return 1;
        }

        ultraInit();
        
        while(1){
            dis = disMeasure();
            printf("%0.2f cm\n\n",dis);
            delay(300);
        }

        return 0;
    }

**Explicación del Código**

.. code-block:: c

    void ultraInit(void)
    {
        pinMode(Echo, INPUT);
        pinMode(Trig, OUTPUT);
    }

Inicializa el pin del sensor ultrasónico; mientras tanto, configura 
Echo como entrada y Trig como salida.

.. code-block:: c

    float disMeasure(void){};

Esta función se utiliza para realizar la función del sensor ultrasónico 
calculando la distancia de detección de retorno.

.. code-block:: c

    struct timeval tv1;
    struct timeval tv2;

Struct timeval es una estructura utilizada para almacenar la hora actual. 
La estructura completa es la siguiente:

.. code-block:: c

    struct timeval
    {
    __time_t tv_sec;        /* Seconds. */
    __suseconds_t tv_usec;  /* Microseconds. */
    };

Aquí, tv_sec representa los segundos que Epoch pasó cuando se creó struct timeval. 
Tv_usec representa microsegundos o una fracción de segundos.

.. code-block:: c

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

Se está enviando un pulso ultrasónico de 10us.

.. code-block:: c

    while(!(digitalRead(Echo) == 1));
    gettimeofday(&tv1, NULL);

Este bucle vacío se utiliza para asegurar que cuando se envía la señal de activación, 
no haya señal de eco interferente y luego obtener la hora actual.

.. code-block:: c

    while(!(digitalRead(Echo) == 0)); 
    gettimeofday(&tv2, NULL);

Este bucle vacío se utiliza para asegurar que no se realice el siguiente paso hasta 
que se reciba la señal de eco y luego obtener la hora actual.

.. code-block:: c

    time1 = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;
    time2  = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;

Convierte el tiempo almacenado por struct timeval en un tiempo completo en microsegundos.

.. code-block:: c

    dis = (float)(time2 - time1) / 1000000 * 34000 / 2;  

La distancia se calcula mediante el intervalo de tiempo y la velocidad de 
propagación del sonido. La velocidad del sonido en el aire es: 34000cm/s.

Foto del Fenómeno
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.. image:: ../img/image221.jpeg