En este post vamos a tratar  el tutorial 21 de la serie de Programación Básica en Arduino. En este caso nuestro dispositivo empleado será un sensor de ultrasonidos, más concretamente el módelo HC-SR04, el cuál podemos programar de una manera muy sencilla. Se trata de una herramienta muy útil y que sin duda creemos que te puede venir muy bien para realizar diferentes proyectos personales.

¿Qué es un sensor de ultrasonidos?.-

Podemos definir un sensor de ultrasonidos como aquel dispositivo que es empleado para medir distancias. Para interpretar las distancias lo que hace es emitir una señal de alta frecuencia que no es posible ser escuchada por el oído humano y calcular el tiempo que transcurre desde que es producida hasta que la recibe de nuevo.

Se trata de un elemento bastante económico para el usuario de a pie de calle y fácil de programar con la cantidad de información disponible que hay en internet. Uno de los ultrasonidos más baratos y empleados en Arduino es el HC-SR04. Si nos fijamos en la hoja de datos o Datasheet de este sensor, nos indica que es capaz de medir desde 2 cm hasta 4 metros de distancia, con una resolución de unos 3 mm, sin embargo en la práctica la distancia máxima que mide es de unos 2 metros aproximadamente.

Uno de los mayores inconvenientes de este tipo de sensores es que no funcionan correctamente en lugares con gran cantidad de elementos, ya que pueden desviar la señal y falsear la medición del propio dispositivo. 

En pequeños proyectos donde no se requiera de una gran precisión pueden ser empleados perfectamente. En internet se pueden encontrar múltiples proyectos realizados con el HC-SR04 como, por ejemplo, un coche capaz de esquivar objetos que se encuentren en su trayectoria.

Si necesita de una mayor exactitud en las mediciones se pueden emplear sensores infrarrojos y/o ópticos.

Ultrasonidos HC-SR04

 

Funcionamiento del sensor de ultrasonidos HC-SR04 

El sensor HC-SR04 detecta objetos emitiendo tramas en ultrasonido y escuchando el eco. Después de recibir un pulso de disparo (trigger pulse), el sensor emite una trama a 40 KHz. Esta trama viaja por el aire, rebota en los objetos y vuelve al sensor. A su llegada al sensor, éste emite un pulso hacia el controlador con una duración proporcional a la distancia que recorrió la trama de ultrasonido.

El interfaz del sensor se compone de un pin de entrada/salida por el que, primero se enviará el pulso de disparo, y a continuación se escuchará el pulso de eco.

Cómo funciona un ultrasonidos en Arduino

Para calcular la distancia que recorre la señal deberemos de aplicar la siguiente fórmula:

s = v * t

Donde

  • s es el espacio que recorre el sonido. 
  • v es la velocidad de propagación del sonido en el aire (343 m/s).
  • t es el tiempo que ha tardado en recorrer dicho espacio.

En base a estos datos vamos a calcular el tiempo que tardaría en recorrer 1 cm. Pasamos para ello los 343 m/s a cm/s => 34300 cm/s.

t = 1 cm / 34300 cm/s 

t = 29,2 µs 

Tenemos que tener en cuenta que el ultrasonido del sensor HC-SR04 hace una trayectoria de ida y vuelta (por ello dividiremos entre dos en la fórmula siguiente para sólo tener en cuenta la ida) y que tarda 29,2 µs/cm. Con estos datos tenemos la fórmula que deberemos de introducir en nuestro código de Arduino para calcular la distancia del objeto en cuestión:

Distancia (cm) = Tiempo (µs) / (2 * 29,2 µs)

Objetivo del tutorial.-

Aprender cómo se realiza la programación en Arduino del sensor de ultrasonidos HC-SR04 para poder medir distancias.

¿Cómo utilizar un sensor de ultrasonidos en Arduino?.-

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Materiales necesarios.-

Esquema.-

En este videotutorial número 21, el circuito empleado para poder trabajar con el sensor de ultrasonidos HC-Sr04 es el que se puede apreciar en la imagen de a continuación:

Esquema Arduino y Ultrasonidos HC-SR04

 

Código Tutorial 21: Aprende a usar el Sensor HC-SR04 en Arduino.-

Además pueden encontrar el código utilizado en éste y los demás tutoriales en el repositorio GitHub del canal.

GitHub – Piensa 3D

Tutorial 21, Programación Básica en Arduino – Sensor Ultrasonidos HC-SR04
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