Mạch đo khoảng cách siêu âm sử dụng LCD 16 × 2

Trong bài này, chúng ta sẽ xây dựng một mạch đo khoảng cách siêu âm sử dụng Arduino và LCD 16x2. Chúng ta cũng sẽ xem mô-đun siêu âm là gì, cách hoạt động và cách nó có thể được sử dụng để đo khoảng cách.

Siêu âm là gì?

Một người khỏe mạnh trung bình có thể nghe được tần số từ 20 Hz đến 20.000 Hz. Tai người trên 20.000Hz hoặc 20 KHz không có khả năng phát hiện các tần số này. Bất kỳ cộng hưởng âm thanh nào lớn hơn 20 KHz được gọi là siêu âm và bất kỳ âm thanh nào cộng hưởng dưới 20 Hz được gọi là hạ âm.

Hầu hết các động vật trong nhà như mèo hoặc chó, có thể nghe thấy dải tần số âm thanh rộng hơn con người. Một số các thiết bị điện tử có thể làm phiền họ, đó là lý do tại sao âm thanh siêu âm đang được sử dụng trong điện tử thuốc đuổi muỗi và cũng trong thuốc xua đuổi chó.

Nhưng nhiều loài động vật hoang dã như dơi lại tận dụng sóng siêu âm để giúp chúng xác định khoảng cách giữa kẻ săn mồi và con mồi. Nó có các cảm biến sinh học tính toán khoảng cách bằng cách phát và nhận sóng siêu âm.

Nguyên tắc này được sử dụng trong nhiều thiết bị đo lường điện tử chúng ta sẽ học cách áp dụng nguyên tắc tương tự cho dự án hiện tại.

Thiết bị cảm biến sóng siêu âm:

Chúng tôi sẽ sử dụng mô-đun thu phát sóng siêu âm thiết bị điện tử đặc biệt HC-SR04 rất phổ biến và thường có trên các trang thương mại điện tử và cửa hàng bán lẻ điện tử.

Nó bao gồm 4 chân Vcc, tiếp đất, kích hoạt và echo. Các chân này được giao tiếp với vi điều khiển arduino.

Nó có một mô-đun máy phát và máy thu trông giống hệt nhau và được bảo vệ bởi xi lanh và lưới nhôm ở phần mở của máy phát và máy thu. Mô-đun cũng bao gồm vi điều khiển giải mã tín hiệu tiếng vọng.

Để đo khoảng cách, chúng ta cần gửi hàng loạt vụ nổ siêu âm và lắng nghe tiếng vọng. Để làm điều này, chúng ta cần giữ chân kích hoạt ở mức cao trong 10 micro giây, máy phát sẽ phát ra 8 xung bùng nổ siêu âm.

Mô-đun bộ thu sẽ lắng nghe những tiếng nổ đó sau khi va vào chướng ngại vật. Chân echo cho ra tín hiệu cao tỷ lệ với khoảng cách. Arduino diễn giải thời gian của các tín hiệu được gửi và nhận để xác định khoảng cách thực tế.

Vì âm thanh truyền đi với vận tốc 340 m / s trong không khí và thời gian có thể được xác định bằng cách so sánh các tín hiệu gửi và nhận, chúng ta có thể xác định khoảng cách bằng cách sử dụng công thức tốc độ-khoảng cách:

Khoảng cách = tốc độ x thời gian

Các giá trị này sẽ được Arduino tính toán và in ra các giá trị thích hợp trên màn hình LCD. Mạch đo khoảng cách siêu âm được đề xuất có thể hiển thị khoảng cách bằng cm cũng như bằng mét.

Nguyên mẫu của tác giả:

Sơ đồ mạch:

Kết nối mạch đo khoảng cách siêu âm được thực hiện thông qua giao diện arduino-LCD tiêu chuẩn, chúng ta cũng có thể tìm thấy giao diện này trên nhiều dự án dựa trên arduino-LCD tương tự khác. Chiết áp được sử dụng để điều chỉnh độ tương phản của màn hình LCD.

Các thiết bị cảm biến sóng siêu âm có thể được cắm trực tiếp vào chân tương tự như được hiển thị trong nguyên mẫu của tác giả từ A0 đến A3, cảm biến hướng ra ngoài, điều này có thể giảm tắc nghẽn dây trong khi nhân bản mạch ở trên.

Mã chương trình: