Sensor de Ultrasonido - SRHC04

El sensor HC-SR04 es un sensor de distancia de bajo costo que utiliza ultrasonido para determinar la distancia de un objeto en un rango de 2 a 450 cm. Destaca por su pequeño tamaño, bajo consumo energético, buena precisión y excelente precio. El sensor HC-SR04 es el más utilizado dentro de los sensores de tipo ultrasonido, principalmente por la cantidad de información y proyectos disponibles en la web. De igual forma es el más empleado en proyectos de robótica como robots laberinto o sumo, y en proyectos de automatización como sistemas de medición de nivel o distancia.

El sensor HC-SR04 posee dos transductores: un emisor y un receptor piezoeléctricos, además de la electrónica necesaria para su operación. El funcionamiento del sensor es el siguiente: el emisor piezoeléctrico emite 8 pulsos de ultrasonido(40KHz) luego de recibir la orden en el pin TRIG, las ondas de sonido viajan en el aire y rebotan al encontrar un objeto, el sonido de rebote es detectado por el receptor piezoeléctrico, luego el pin ECHO cambia a Alto (5V) por un tiempo igual al que demoró la onda desde que fue emitida hasta que fue detectada, el tiempo del pulso ECO es medido por el microcontrolador y asi se puede calcular la distancia al objeto. El funcionamiento del sensor no se ve afectado por la luz solar o material de color negro (aunque los materiales blandos acusticamente como tela o lana pueden llegar a ser difíciles de detectar).

La distancia se puede calcular utilizando la siguiente formula:

Distancia(m) = {(Tiempo del pulso ECO) * (Velocidad del sonido=340m/s)}/2

El sensor US-016 es similar al HC-SR04 pero con salida de tipo analógico, otro sensor ultrasonido es el sensor US-100 con salida de tipo uart/serial.

En el caso, si esos pulsos no se reflejan, entonces la señal de Eco expirará después de 38 mS (38 milisegundos) y volverá a baja. Por lo tanto, un pulso de 38 mS indica que no hay obstrucción dentro del rango del sensor.

Si esos pulsos se reflejan de nuevo, el pin Echo baja cuando se recibe la señal. Esto produce un pulso cuyo ancho varía entre 150 µS y 25 mS, dependiendo del tiempo que tardó en recibir la señal.

El ancho del pulso recibido se usa para calcular la distancia al objeto reflejado. Esto se puede resolver usando una ecuación simple de distancia, velocidad y tiempo, aprendimos en la escuela secundaria. 

Si el ancho del pulso se mide en µs, el resultado se debe dividir entre 58 para saber la distancia en centímetros, y entre 148 para saber la distancia en pulgadas. Estos valores son obtenidos de:

Si la velocidad del sonido es 340 metros por segundo o 29µs por centímetro, y como el sonido tiene que viajar dos veces la distancia hacia el objeto, una de ida y otra de vuelta, entonces cada 2×29=58µs recorrerá un centímetro.

El modulo debe activarse cada 50ms como mínimo, de esta manera se asegura que la ráfaga ultrasónica haya desaparecido completamente y no provocará un falso eco en la siguiente medición de distancia.

Ventajas y Desventajas

Debido a sus características, podemos encontrar sensores de ultrasonidos en aplicaciones como:

• Medición de nivel – en tanques que contienen diferentes productos en forma líquida o sólida (granos)-.
• Control de colisiones en sistemas de aparcamiento.
• Control de posición en campos como robótica, industria del plástico, etc.
• Control de llenado de tanques.

Las principales ventajas de estos sensores son:

• No necesitan contacto físico para poder detectar objetos.
• Buena relación calidad-precio
• En comparación con otras tecnologías, los dispositivos basados en ultrasonidos son compactos y livianos.
• Son de bajo consumo, con lo que pueden ser utilizados en aplicaciones a bateria como robots.
• ¡incluso se ve genial, como un par de ojos de robot Wall-E para tu último invento robótico!

Especificaciones Técnicas

Pines de Conexiones

• VCC (+5V DC)
• TRIG (Disparo del ultrasonido)
• ECHO (Recepción del ultrasonido)
• GND (0V)

Especificaciones Técnicas

• Voltaje de Operación: 5V DC.
• Corriente de reposo: < 2mA.
• Corriente de trabajo: 15mA.
• Rango de medición: 2cm a 450cm.
• Precisión: +- 3mm.
• Ángulo de apertura: 15°.
• Frecuencia de ultrasonido: 40KHz.
• Duración mínima del pulso de disparo TRIG (nivel TTL): 10 μS.
• Duración del pulso ECO de salida (nivel TTL): 100-25000 μS.
• Dimensiones: 45mm x 20mm x 15mm.
• Tiempo mínimo de espera entre una medida y el inicio de otra 20ms (recomendable 50ms).

| ¿Cómo funciona? |


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Fuente: ASXLab - ASXArduino