Arduino - Parte 11 - Il Sensore a Ultrasuoni

Il sensore di prossimità è un dispositivo che permette di rilevare la presenza di oggetti nelle immediate vicinanze, senza che vi sia un effettivo contatto. Nel caso specifico, il sensore di prossimità ad ultrasuoni sfrutta il principe del Sonar. Degli impulsi sonori (ultrasonici) vengono emessi dal dispositivo il quale attraverso l’eventuale eco di ritorno permette di rilevare la presenza di un oggetto all’interno della portata nominale. Esempi pratici di sensori ad ultrasuoni sono i sensori di retromarcia e di parcheggio utilizzati nelle moderne automobili.

Nel dettaglio, le principali caratteristiche tecniche del sensore ad ultrasuoni HC-SR04 sono:

Alimentazione: +5V DC

Angolo di misura: < 30°

Distanza di rilevamento: da 2cm a 400cm

Risoluzione: 1cm

Frequenza: 40kHz

Il sensore, dispone di 4 pin: Vcc (+5V), Trigger, Echo, GND.

VCC: +5V DC

Trigger: Genera l’impulso ultrasonico

Echo: Rileva il segnale ultrasonico di ritorno

GND: 0V Ground

Pertanto considerando la formula che lega velocità, spazio e tempo:

s = v*t

e la velocità del suono pari a 343 m/s (che espressa in microsecondi diventa 0,0343 m/uS), si ottiene:

s = 0,0343*t

Considerando inoltre che il suono percorrerà due volte la distanza da misurare (dal sensore all’oggetto e dall’oggetto al sensore); il tempo t ottenuto deve essere diviso per due, ottenendo:

s = 0,0343*(t/2)

s = 0,01715*t

s = t/58,31

Per valutare la presenza di un oggetto è necessario rispettare il seguente “protocollo“:

Il PIN Trigger deve essere dettato alto (HIGH value) per almeno 10microsecondi.

In automatico il modulo HC-SR04 invierà 8 impulsi ultrasonici ad una frequenza pari a 40kHz.

Il PIN Echo viene posto in ascolto. Calcolando il tempo di arrivo/ritorno dell’impulso ultrasonico.