Dalam projek ini kita akan menghubungkan modul sensor Ultrasonik HC-SR04 ke Raspberry Pi untuk mengukur jarak. Kami sebelum ini menggunakan sensor Ultrasonik dengan Raspberry Pi untuk membina Robot Mengelakkan Halangan. Sebelum melangkah lebih jauh, beritahu mengenai sensor Ultrasonik.
Sensor Ultrasonik HC-SR04:
Sensor Ultrasonik digunakan untuk mengukur jarak dengan ketepatan tinggi dan bacaan stabil. Ia dapat mengukur jarak dari 2cm hingga 400cm atau dari 1 inci hingga 13 kaki. Ia memancarkan gelombang ultrasound pada frekuensi 40KHz di udara dan jika objek itu akan menghalangnya maka ia akan kembali ke sensor. Dengan menggunakan masa yang diperlukan untuk menyerang objek dan kembali, anda dapat mengira jaraknya.
Sensor ultrasonik menggunakan teknik yang disebut "ECHO". "ECHO" hanyalah gelombang suara yang dipantulkan. Anda akan mendapat ECHO apabila bunyi dipantulkan kembali setelah menemui jalan buntu.
Modul HCSR04 menghasilkan getaran suara dalam jarak ultrasonik apabila kita membuat pin 'Trigger' tinggi sekitar 10us yang akan mengirimkan ledakan sonik 8 kitaran pada kelajuan suara dan setelah memukul objek, ia akan diterima oleh pin Echo. Bergantung pada masa yang diperlukan oleh getaran suara untuk kembali, ia memberikan output nadi yang sesuai. Sekiranya objek jauh, maka diperlukan lebih banyak masa untuk didengar oleh ECHO dan lebar denyut outputnya akan besar. Dan jika halangan sudah dekat, maka ECHO akan terdengar lebih cepat dan lebar denyut output akan lebih kecil.
Kita dapat mengira jarak objek berdasarkan masa yang diambil oleh gelombang ultrasonik untuk kembali ke sensor. Oleh kerana masa dan kelajuan suara diketahui, kita dapat mengira jarak dengan formula berikut.
- Jarak = (Masa x Kelajuan Bunyi di Udara (343 m / s)) / 2.
Nilai dibahagi dua kerana gelombang bergerak ke depan dan ke belakang yang meliputi jarak yang sama. Oleh itu, masa untuk mencapai halangan hanyalah separuh daripada jumlah masa yang diambil
Jadi Jarak dalam sentimeter = 17150 * T
Kami sebelum ini telah membuat banyak projek berguna menggunakan sensor Ultrasonik dan Arduino ini, periksa di bawah ini:
- Pengukuran Jarak Berdasarkan Arduino menggunakan Sensor Ultrasonik
- Door Alarm menggunakan Arduino dan Ultrasonic Sensor
- Pemantauan Dumpster Berasaskan IOT menggunakan Arduino
Komponen yang Diperlukan:
Di sini kita menggunakan Raspberry Pi 2 Model B dengan OS Raspbian Jessie. Semua keperluan asas Perkakasan dan Perisian dibincangkan sebelumnya, anda boleh mencarinya dalam Pengenalan Raspberry Pi dan LED Berkedip Raspberry PI untuk memulakan, selain daripada yang kita perlukan:
- Raspberry Pi dengan OS yang dipasang sebelumnya
- Sensor Ultrasonik HC-SR04
- Bekalan kuasa (5v)
- Perintang 1KΩ (3 keping)
- Kapasitor 1000uF
- LCD 16 * 2 aksara
Penjelasan Litar:
Sambungan antara Raspberry Pi dan LCD diberikan dalam jadual di bawah:
|
Sambungan LCD |
Sambungan Raspberry Pi |
|
GND |
GND |
|
VCC |
+ 5V |
|
VEE |
GND |
|
RS |
GPIO17 |
|
R / W |
GND |
|
EN |
GPIO27 |
|
D0 |
GPIO24 |
|
D1 |
GPIO23 |
|
D2 |
GPIO18 |
|
D3 |
GPIO26 |
|
D4 |
GPIO5 |
|
D5 |
GPIO6 |
|
D6 |
GPIO13 |
|
D7 |
GPIO19 |
Dalam litar ini, kami menggunakan komunikasi 8bit (D0-D7) untuk menghubungkan LCD dengan Raspberry Pi, namun ini tidak wajib, kami juga dapat menggunakan komunikasi 4-bit (D4-D7), tetapi dengan program komunikasi 4 bit menjadi sedikit kompleks untuk pemula jadi pergi dengan komunikasi 8 bit Di sini kita telah menyambungkan 10 pin LCD ke Raspberry Pi di mana 8 pin adalah pin data dan 2 pin adalah Pin kawalan.
Berikut adalah rajah litar untuk menyambungkan sensor HC-SR04 dan LCD dengan Raspberry Pi untuk mengukur jarak.
Seperti yang ditunjukkan dalam gambar, Sensor Ultrasonik HC-SR04 mempunyai empat pin,
- PIN1- VCC atau + 5V
- PIN2- TRIGGER (Denyut tinggi 10us diberikan untuk memberitahu sensor untuk merasakan jarak)
- PIN3- ECHO (Menyediakan output nadi yang lebarnya mewakili jarak selepas pemicu)
- PIN4- GROUND
Pin gema menyediakan nadi output + 5V yang tidak dapat disambungkan ke Raspberry Pi secara langsung. Oleh itu, kita akan menggunakan Voltage Divider Circuit (dibina menggunakan R1 dan R2) untuk mendapatkan logik + 3.3V dan bukannya + 5V logik.
Penjelasan Kerja:
Selesai kerja Raspberry Pi Distance Measure berjalan seperti, 1. Memicu sensor dengan menarik pin pemicu selama 10uS.
2. Gelombang bunyi dihantar oleh sensor. Setelah menerima ECHO, modul sensor memberikan output yang sebanding dengan jarak.
3. Kami akan merakam masa ketika nadi output turun dari RENDAH ke TINGGI dan bila lagi apabila berubah dari TINGGI ke RENDAH.
4. Kita akan mempunyai masa mula dan berhenti. Kami akan menggunakan persamaan jarak untuk mengira jarak.
5. Jarak dipaparkan dalam paparan LCD 16x2.
Oleh itu, kami telah menulis Program Python untuk Raspberry Pi untuk melakukan fungsi berikut:
1. Untuk menghantar pencetus ke sensor
2. Catat masa mula dan berhenti output nadi dari sensor.
3. Untuk Mengira jarak dengan menggunakan masa MULAI dan BERHENTI.
4. Untuk Memaparkan hasil yang diperoleh pada LCD 16 * 2.
Program Lengkap dan Video Demo diberikan di bawah. Program dijelaskan dengan baik melalui komen, jika anda mempunyai keraguan anda boleh bertanya di bahagian komen di bawah.