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Lesson 23: Ultraschallsensor-Modul (HC-SR04)

In diesem Lektion lernen Sie, wie Sie Entfernungen mit dem Raspberry Pi Pico W und einem HC-SR04 Ultraschallsensor messen. Sie erfahren, wie Sie den Sensor mit dem Pico W verbinden und ein MicroPython-Skript schreiben, um ihn zu steuern. Die Lektion behandelt die Berechnung von Entfernungen basierend auf der Zeit, die Ultraschallwellen benötigen, um von Objekten reflektiert zurückzukehren. Dieses praktische Projekt bietet Einblicke in die Arbeit mit Sensoren, die Behandlung digitaler Signale und grundlegende Berechnungen in MicroPython, geeignet für alle, die sich für die Hardware-Interaktion mit dem Raspberry Pi Pico W interessieren.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Set zu kaufen. Hier ist der Link:

Name	ITEMS IN THIS KIT	LINK
Universal Maker Sensor Kit	94	Universal Maker Sensor Kit

Sie können sie auch einzeln von den untenstehenden Links kaufen.

Component Introduction	Purchase Link
Raspberry Pi Pico W	KAUFEN
Ultraschallsensormodul (HC-SR04)	KAUFEN
Steckbrett	KAUFEN

Verkabelung

../_images/Lesson_23_ultrasonic_sensor_bb.png

Code

import machine  # Import machine module for hardware control
import time  # Import time module for delays

# Define pin numbers for ultrasonic sensor's TRIG and ECHO pins
TRIG = machine.Pin(17, machine.Pin.OUT)  # TRIG pin set as output
ECHO = machine.Pin(16, machine.Pin.IN)  # ECHO pin set as input


def distance():
    # Function to calculate distance in centimeters
    TRIG.low()  # Set TRIG low
    time.sleep_us(2)  # Wait for 2 microseconds
    TRIG.high()  # Set TRIG high
    time.sleep_us(10)  # Wait for 10 microseconds
    TRIG.low()  # Set TRIG low again

    # Wait for ECHO pin to go high
    while not ECHO.value():
        pass

    time1 = time.ticks_us()  # Record time when ECHO goes high

    # Wait for ECHO pin to go low
    while ECHO.value():
        pass

    time2 = time.ticks_us()  # Record time when ECHO goes low

    # Calculate the duration of the ECHO pin being high
    during = time.ticks_diff(time2, time1)

    # Return the calculated distance (using speed of sound)
    return during * 340 / 2 / 10000  # Distance in centimeters


# Main loop
while True:
    dis = distance()  # Get distance from sensor
    print("Distance: %.2f cm" % dis)  # Print distance
    time.sleep_ms(300)  # Wait for 300 milliseconds before next measurement

Codeanalyse

Importieren von Bibliotheken

Die Module machine und time werden importiert, um auf hardwarebezogene Funktionen und zeitbezogene Funktionen zuzugreifen.
```
import machine
import time
```
Pin-Konfiguration für HC-SR04

Zwei GPIO-Pins werden für den HC-SR04-Sensor definiert: TRIG ist ein Ausgangspin, um den Ultraschallimpuls auszulösen, und ECHO ist ein Eingangspin, um den reflektierten Impuls zu empfangen.
```
TRIG = machine.Pin(17, machine.Pin.OUT)
ECHO = machine.Pin(16, machine.Pin.IN)
```

Funktionsdefinition zur Entfernungsmessung

Die Funktion distance löst den Ultraschallimpuls aus und berechnet die Entfernung basierend auf der Zeit, die der Echopuls benötigt, um zurückzukehren. Sie verwendet zeitbezogene Funktionen, um die Dauer des Echos zu messen.

Für weitere Details siehe das Funktionsprinzip des Ultraschallsensors im principle des Ultrasonik-Sensormoduls.

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

Hauptschleife

Die Hauptschleife ruft kontinuierlich die Funktion distance auf und gibt die gemessene Entfernung aus. Sie wartet 300 Millisekunden zwischen jeder Messung, um eine Sättigung des Sensors zu verhindern.
```
while True:
    dis = distance()
    print("Distance: %.2f cm" % dis)
    time.sleep_ms(300)
```