Käyttämällä HC-SR04: tä Raspberry Pi: n kanssa

HC-SR04-ultraäänianturi on suosittu, kustannustehokas työkalu etäisyyden mittaamiseen erilaisissa DIY- ja ammatillisissa projekteissa. Kun se on pariksi Raspberry PI: n kanssa, se avaa mahdollisuuksien maailman, joka luoda sovelluksia, kuten esteiden havaitsemista, tason mittausta ja jopa interaktiivisia asennuksia. Tämä blogiviesti opastaa sinut HC-SR04-anturin asettamisessa ja käyttämisessä Raspberry PI: n kanssa.

What is the HC-SR04 Ultrasonic Sensor?

HC-SR04 on ultraäänianturimoduuli, joka mittaa etäisyyden säteilemällä ultraääniaaltoja ja laskemalla kaiku, joka kuluu, tarvitaan. Se toimii 5 V: n kohdalla ja tunnetaan tarkkuudestaan ​​ja luotettavuudestaan ​​lyhyissä ja keskipitkällä etäisyysmittauksilla, tyypillisesti välillä 2 cm-400 cm.

Components You’ll Need

• Raspberry Pi (any model with GPIO pins, such as Raspberry Pi 4)
• HC-SR04 Ultrasonic Sensor
• Hyppyjohdot
• Leipälauta
• 10kΩ Resistor (for voltage division)
• Optional: LED and resistor for visual feedback

Wiring the HC-SR04 to the Raspberry Pi

HC-SR04: n yhdistäminen Raspberry PI: hen vaatii huolellista käsittelyä, varsinkin kun Raspberry PI GPIO -tapit toimivat 3,3 V: n ja HC-SR04: n toiminnassa 5 V: n kohdalla. Pi: n vaurioitumisen estämiseksi on välttämätöntä käyttää jännitteenjakoa kaiku -nastalla.

Nastayhteydet

• VCC HC-Sr04 5V pin Raspberry Pi
• Hölynpöly HC-Sr04 Hölynpöly Raspberry Pi
• Trigna HC-Sr04: n nasta a GPIO pin Raspberry PI: ssä (esim. GPIO23)
• Kaiku pin of HC-SR04 to Raspberry Pi through a voltage divider

Setting Up the Voltage Divider

To safely connect the Echo pin to the Raspberry Pi, use a voltage divider with a 10kΩ resistor and a 20kΩ resistor. This will step down the 5V signal to approximately 3.3V.

# Example schematic for voltage divider
# HC-SR04 Echo pin ---- 10kΩ ----> Raspberry Pi GPIO (Echo)
#                             |
#                           20kΩ
#                             |
#                           GND

Installing Necessary Libraries

Before writing the code, ensure your Raspberry Pi is up to date and has the necessary libraries installed.

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo apt-get install python3-rpi.gpio

Writing the Python Script

Alla on yksinkertainen Python-komentosarja, joka liittyy HC-SR04-anturiin. Tämä skripti lähettää liipaisimen pulssin, odottaa kaikua ja laskee etäisyyden kaikujen palaamisen ajan kuluessa ajan perusteella.

import RPi.GPIO as GPIO
import time

# GPIO Mode (BOARD / BCM)
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# Set GPIO Pins
TRIG = 23
ECHO = 24

print("Distance Measurement In Progress")

# Set GPIO direction (IN / OUT)
GPIO.setup(TRIG, GPIO.OUT)
GPIO.setup(ECHO, GPIO.IN)

def distance():
    # Set TRIG to LOW
    GPIO.output(TRIG, False)
    time.sleep(2)

    # Send 10us pulse to TRIG
    GPIO.output(TRIG, True)
    time.sleep(0.00001)
    GPIO.output(TRIG, False)

    start_time = time.time()
    stop_time = time.time()

    # Save StartTime
    while GPIO.input(ECHO) == 0:
        start_time = time.time()

    # Save Time of Arrival
    while GPIO.input(ECHO) == 1:
        stop_time = time.time()

    # Time difference between start and arrival
    time_elapsed = stop_time - start_time
    # Multiply with speed of sound (34300 cm/s)
    # and divide by 2, because there and back
    distance = (time_elapsed * 34300) / 2

    return distance

if __name__ == '__main__':
    try:
        while True:
            dist = distance()
            print("Measured Distance = %.1f cm" % dist)
            time.sleep(1)
    except KeyboardInterrupt:
        print("Measurement stopped by User")
        GPIO.cleanup()

Käsikirjoituksen suorittaminen

Varmista, että johdotus on oikein, ja suorita sitten skripti Python 3: n avulla:

python3 hc-sr04.py

Sinun pitäisi nähdä mitattu etäisyys konsoliin painettuina senttimetreissä. Jos käytät LEDiä visuaaliseen palautteeseen, voit muokata komentosarjaa LED: n valaisemiseksi, kun objekti on tietyllä alueella.

Projektisi parantaminen

Kun etäisyyden mittaukset toimivat, harkitse lisäominaisuuksien integrointia:

• LED -indikaattorit: Käytä LED -levyjä ilmaistaksesi eri etäisyysalueita.
• LCD -näyttö: Näytä etäisyys LCD -näytöllä.
• Tietojen kirjaaminen: Tallenna etäisyysmittaukset ajan myötä analysoitavaksi.
• Hälytysjärjestelmät: Laukaisevat hälytykset tai ilmoitukset, kun esineet ovat liian lähellä.

Yleisten kysymysten vianmääritys

Työskentely anturien ja GPIO: n kanssa voi joskus olla haastavaa. Tässä on joitain yleisiä kysymyksiä ja kuinka käsitellä niitä:

• Väärä johdotus: Tarkista kaikki liitännät, etenkin Echo-nastalla oleva jännitejakaja.
• Meluisat mittaukset: Varmista, että asennus on vakaa ja harkitse kondensaattorien lisäämistä melun suodattamiseen.
• GPIO -konfliktit: Varmista, että mikään muut skriptit tai palvelut eivät käytä samoja GPIO -tapia.
• Käyttöoikeudet: Suorita skriptit asianmukaisilla käyttöoikeuksilla, käyttämällä sudo tarvittaessa.

Johtopäätös

HC-SR04-ultraäänianturi on monipuolinen ja luotettava komponentti, joka yhdistettynä Raspberry PI: hen voi palvella monia sovelluksia yksinkertaisesta etäisyysmittauksesta monimutkaisten automaatiojärjestelmiin. Seuraamalla tässä oppaassa hahmoteltuja vaiheita, sinun pitäisi pystyä asettamaan ja aloittamaan Raspberry PI: n HC-SR04: n kokeilu. Hyvää tinking!