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Ultraschallsensormodul (HC-SR04)

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Das Ultraschallmodul (HC-SR04) ist ein Sensor, der Entfernungen zwischen 2 cm und 400 cm mittels Ultraschallwellen messen kann. Es wird häufig in Robotik- und Automatisierungsprojekten verwendet, um Objekte zu erkennen und Entfernungen zu messen. Das Modul besteht aus einem Ultraschallsender und -empfänger, die zusammenarbeiten, um Ultraschallwellen zu senden und zu empfangen.

Funktionsprinzip

Das Modul enthält Ultraschallsender, -empfänger und eine Steuerschaltung. Die grundlegenden Prinzipien sind wie folgt:

  1. Verwenden Sie ein IO-Flip-Flop, um ein Hochpegelsignal von mindestens 10 µs zu verarbeiten.

  2. Das Modul sendet automatisch acht 40 kHz Impulse und erkennt, ob ein Pulsrücksignal zurückkehrt.

  3. Wenn das Signal zurückkehrt, wird der Hochpegel ausgegeben. Die Dauer des Hochpegelsignals ist die Zeit vom Senden der Ultraschallwelle bis zu deren Rückkehr. Hier gilt: Testentfernung = (Hochzeit x Schallgeschwindigkeit (340 m/s)) / 2.

Das Zeitdiagramm ist unten dargestellt.

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Sie müssen nur einen kurzen 10 µs Impuls für den Trigger-Eingang liefern, um die Messung zu starten. Das Modul sendet dann einen 8-Zyklen-Ultraschallimpuls mit 40 kHz aus und erhöht sein Echo. Sie können die Entfernung durch das Zeitintervall zwischen dem Senden des Triggersignals und dem Empfang des Echosignals berechnen.

Bemerkung

Es wird empfohlen, einen Messzyklus von über 60 ms zu verwenden, um Kollisionen zwischen dem Triggersignal und dem Echosignal zu verhindern.

Formel:

  • µs / 58 = Zentimeter

  • µs / 148 = Zoll

  • Entfernung = Hochpegelsignalzeit * Schallgeschwindigkeit (340 m/s) / 2;

Beispiel