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2.2.8 Modulo Sensore Ultrasonico

Introduzione

Il sensore ultrasonico utilizza gli ultrasuoni per rilevare con precisione gli oggetti e misurare le distanze. Invia onde ultrasoniche e le converte in segnali elettronici.

Componenti Necessari

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti.

../_images/list_2.2.5.png

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

Nome

COMPONENTI IN QUESTO KIT

LINK

Raphael Kit

337

Raphael Kit

Puoi anche acquistarli separatamente dai link seguenti.

INTRODUZIONE AI COMPONENTI

LINK PER L’ACQUISTO

Scheda di estensione GPIO

ACQUISTA

Breadboard

ACQUISTA

Cavi Jumper

ACQUISTA

Modulo Ultrasuoni

ACQUISTA

Schema Elettrico

../_images/image329.png

Procedure Sperimentali

Passo 1: Costruisci il circuito.

../_images/image220.png

Passo 2: Vai alla cartella del codice.

cd ~/raphael-kit/c/2.2.8/

Passo 3: Compila il codice.

gcc 2.2.8_Ultrasonic.c -lwiringPi

Passo 4: Esegui il file eseguibile.

sudo ./a.out

Dopo l’esecuzione del codice, il modulo sensore ultrasonico rileva la distanza tra l’ostacolo davanti e il modulo stesso, quindi il valore della distanza sarà stampato sullo schermo.

Nota

Se non funziona dopo l’esecuzione o appare un errore come: "wiringPi.h: No such file or directory", fai riferimento a Installa e Controlla wiringPi.

Codice

#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){ //quando l'inizializzazione wiring fallisce, stampa messaggio a schermo
        printf("setup wiringPi failed !");
        return 1;
    }

    ultraInit();

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

    return 0;
}

Spiegazione del Codice

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

Inizializza il pin ultrasonico; contemporaneamente, imposta Echo come input e Trig come output.

float disMeasure(void){};

Questa funzione viene utilizzata per realizzare la funzione del sensore ultrasonico calcolando la distanza di rilevamento del ritorno.

struct timeval tv1;
struct timeval tv2;

Struct timeval è una struttura utilizzata per memorizzare l’ora corrente. La struttura completa è la seguente:

struct timeval
{
__time_t tv_sec;        /* Secondi. */
__suseconds_t tv_usec;  /* Microsecondi. */
};

Qui, tv_sec rappresenta i secondi trascorsi dall’Epoch durante la creazione della struct timeval. Tv_usec rappresenta i microsecondi o una frazione di secondo.

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

Viene inviato un impulso ultrasonico di 10us.

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

Questo ciclo vuoto è utilizzato per garantire che, quando viene inviato il segnale di trigger, non ci sia segnale di eco interferente, quindi viene ottenuto il tempo corrente.

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

Questo ciclo vuoto viene utilizzato per assicurarsi che non venga eseguito il passaggio successivo fino a quando non viene ricevuto il segnale di eco e quindi viene ottenuto il tempo corrente.

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

Converte il tempo memorizzato dalla struct timeval in un tempo completo in microsecondi.

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

La distanza viene calcolata in base all’intervallo di tempo e alla velocità di propagazione del suono. La velocità del suono nell’aria: 34000 cm/s.

Immagine del Fenomeno

../_images/image221.jpeg