واجهة نطاق الموجات فوق الصوتية HC-SR04 مع Arduino: 5 خطوات

2025 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2025-01-23 12:53

مرحبًا ، ما الأمر يا رفاق! Akarsh هنا من CETech.

هذا المشروع الخاص بي هو إلى حد ما على الجانب الأبسط ولكنه ممتع مثل المشاريع الأخرى. في هذا المشروع ، سنقوم بتوصيل وحدة استشعار المسافة بالموجات فوق الصوتية HC-SR04. تعمل هذه الوحدة عن طريق توليد موجات صوتية فوق صوتية خارج النطاق المسموع للبشر ومن التأخير بين إرسال واستقبال الموجة المتولدة يتم حساب المسافة.

سنقوم هنا بتوصيل هذا المستشعر مع Arduino وسنحاول محاكاة نظام مساعد وقوف السيارات الذي يولد أصواتًا مختلفة وفقًا للمسافة من العائق خلفه ويضيء أيضًا مصابيح LED مختلفة وفقًا للمسافة.

لذلك دعونا نصل إلى الجزء الممتع الآن.

الخطوة 1: احصل على ثنائي الفينيل متعدد الكلور لمشاريعك المصنعة

يجب عليك التحقق من PCBWAY لطلب مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عبر الإنترنت بسعر رخيص!

يمكنك الحصول على 10 مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية الجودة يتم تصنيعها وشحنها إلى عتبة داركم بسعر رخيص. ستحصل أيضًا على خصم على الشحن على طلبك الأول. قم بتحميل ملفات Gerber الخاصة بك على PCBWAY لتصنيعها بجودة جيدة ووقت استجابة سريع. تحقق من وظيفة عارض جربر على الإنترنت. مع نقاط المكافأة ، يمكنك الحصول على أشياء مجانية من متجر الهدايا الخاص بهم.

الخطوة 2: حول وحدة النطاق بالموجات فوق الصوتية HC-SR04

يعمل المستشعر بالموجات فوق الصوتية (أو محول الطاقة) على نفس مبادئ نظام الرادار. يمكن لجهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية تحويل الطاقة الكهربائية إلى موجات صوتية والعكس صحيح. إشارة الموجة الصوتية هي موجة فوق صوتية تنتقل بتردد أعلى من 18 كيلو هرتز. يولد مستشعر الموجات فوق الصوتية HC SR04 الشهير موجات فوق صوتية بتردد 40 كيلو هرتز. تحتوي هذه الوحدة على 4 دبابيس وهي Echo و Trigger و Vcc و GND

عادة ، يتم استخدام متحكم دقيق للتواصل مع جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية. لبدء قياس المسافة ، يرسل الميكروكونترولر إشارة انطلاق إلى جهاز استشعار الموجات فوق الصوتية. دورة عمل إشارة الزناد هذه هي 10µS لمستشعر الموجات فوق الصوتية HC-SR04. عند تشغيله ، يولد المستشعر بالموجات فوق الصوتية ثماني دفعات موجات صوتية (فوق صوتية) ويبدأ عداد الوقت. بمجرد تلقي إشارة (صدى) المنعكسة ، يتوقف المؤقت. ناتج جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية هو نبضة عالية بنفس المدة مثل الفارق الزمني بين إرسال رشقات الموجات فوق الصوتية وإشارة الصدى المستقبلة.

يفسر الميكروكونترولر إشارة الوقت إلى مسافة باستخدام الوظيفة التالية:

المسافة (سم) = عرض نبض الصدى (ميكروثانية) / 58

من الناحية النظرية ، يمكن حساب المسافة باستخدام صيغة قياس TRD (الوقت / المعدل / المسافة). نظرًا لأن المسافة المحسوبة هي المسافة المقطوعة من محول الطاقة فوق الصوتي إلى الكائن - والعودة إلى محول الطاقة - فهي رحلة ذات اتجاهين. بقسمة هذه المسافة على 2 ، يمكنك تحديد المسافة الفعلية من محول الطاقة إلى الجسم. تنتقل الموجات فوق الصوتية بسرعة الصوت (343 م / ث عند 20 درجة مئوية). المسافة بين الجسم والمستشعر هي نصف المسافة التي تقطعها الموجة الصوتية ويمكن حسابها باستخدام الوظيفة التالية:

المسافة (سم) = (الوقت المستغرق × سرعة الصوت) / 2

الخطوة الثالثة: عمل التوصيلات

لهذه الخطوة ، المواد المطلوبة هي - Arduino UNO و HC-SR04 وحدة استشعار المسافة بالموجات فوق الصوتية ومصابيح LED و Piezo Buzzer وكابلات التوصيل

يجب أن يتم التوصيل بالخطوات التالية:

1) قم بتوصيل Echo Pin للمستشعر بـ GPIO Pin 11 من Arduino ، و Trigger Pin الخاص بالمستشعر إلى GPIO Pin 12 من Arduino UNO و Vcc و GND Pins للمستشعر 5V و GND من Arduino.

2) خذ 3 مصابيح LED وقم بتوصيل الكاثودات (عمومًا الساق الأطول) لمصابيح LED بدبابيس GPIO الخاصة بـ Arduino 9 و 8 و 7 على التوالي. قم بتوصيل القطب الموجب (عادةً الساق الأقصر) من مصابيح LED هذه بـ GND.

3) خذ الجرس بيزو. قم بتوصيل دبوسه الموجب بدبوس GPIO 10 الخاص بـ Arduino والدبوس السالب بـ GND.

وبهذه الطريقة تتم اتصالات المشروع. الآن قم بتوصيل Arduino بجهاز الكمبيوتر الخاص بك وانتقل إلى الخطوات التالية.

الخطوة 4: ترميز وحدة Arduino UNO

في هذه الخطوة ، سنقوم بتحميل الكود في Arduino UNO الخاص بنا لقياس مسافة أي عقبة قريبة ووفقًا لتلك المسافة يصدر صوت الجرس ويضيء مصابيح LED. يمكننا أيضًا رؤية قراءات المسافة على Serial Monitor. الخطوات الواجب اتباعها هي:

1) انتقل إلى مستودع GitHub الخاص بالمشروع من هنا.

2) في مستودع Github ، سترى ملفًا باسم "sketch_sep03a.ino". هذا هو رمز المشروع. افتح هذا الملف وانسخ الكود المكتوب فيه.

3) افتح Arduino IDE وحدد اللوحة الصحيحة ومنفذ COM.

4) الصق الكود في Arduino IDE الخاص بك وقم بتحميله على لوحة Arduino UNO.

وبهذه الطريقة ، يتم أيضًا تنفيذ جزء الترميز لهذا المشروع.

الخطوة 5: حان وقت اللعب

بمجرد تحميل الكود ، يمكنك فتح الشاشة التسلسلية لرؤية قراءات المسافة من وحدة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية ، تستمر القراءات في التحديث بعد فترة زمنية محددة. يمكنك وضع بعض العوائق أمام وحدة الموجات فوق الصوتية ومراقبة التغيير في القراءة الموضحة هناك. بصرف النظر عن القراءات المعروضة على الشاشة التسلسلية ، فإن مصابيح LED والجرس المتصل بالجرس ستشير أيضًا إلى وجود عائق في نطاقات مختلفة على النحو التالي:

1) إذا كانت مسافة أقرب عائق أكثر من 50 سم. ستكون جميع مصابيح LED في حالة إيقاف التشغيل ولن يرن الجرس أيضًا.

2) إذا كانت مسافة أقرب عائق أقل من أو تساوي 50 سم ولكنها أكبر من 25 سم. ثم يضيء أول مؤشر ضوئي وسيقوم الجرس بإصدار صوت صفير بتأخير قدره 250 مللي ثانية.

3) إذا كانت مسافة أقرب عائق أقل من أو تساوي 25 سم ولكنها أكبر من 10 سم. ثم يضيء المصباح الأول والثاني وسيصدر الجرس صوت صفير بتأخير قدره 50 مللي ثانية.

4) وإذا كانت مسافة أقرب عائق أقل من 10 سم. ثم تضيء جميع المصابيح الثلاثة وسيصدر الجرس صوتًا مستمرًا.

بهذه الطريقة ، سوف يستشعر هذا المشروع المسافة ويعطي مؤشرات مختلفة وفقًا لنطاق المسافة.

آمل أن تكون قد أحببت البرنامج التعليمي.