hc-sr04超声波传感器的原理和应用
HC-SR04超声波传感器模块数据
1. 工作电压:5V
2. 静态电流:《2mA
3. 探测距离:2~450cm
4. 引脚:VCC、Trig、Echo、GND
VCC接电源正极
GND接电源负极
Trig是传感器触发信号输入引脚
Echo是传感器测距数据输出引脚
hc-sr04超声波传感器的原理
采用IO触发测距,触发信号输入端(Trig)输入一个10微秒以上的高电平信号,超声发送口收到信号自动发送8个40Hz方波,同时启动定时器,待传感器接收到回波则停止计时并输出回响信号,回响信号脉冲宽度与所测距离正比。根据时间间隔可以计算距离,公式:距离=(高电平时间*声速)/2.
使用I2C协议,一个CPU可控制多个传感器。
单片机向模块的Trig引脚发出至少10μs的高电平信号以触发传感器测距。模块自动发送8个40kHz的方波,模块自动检测是否有信号返回。
当有信号返回时,通过IO输出一高电平,该高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。时间单位 一般为微秒(μs),声速约为344m/s,
则可推导:
测试距离(m)= [高电平时间(μs)×10^(-6)×声速(344m/s)]/2
= 高电平时间(μs)×172/10^6
此时的测试距离的单位为米,转换为厘米则
测试距离(cm)= 高电平时间(μs)×172/10^6×100
= 高电平时间(μs)/58
hc-sr04超声波传感器应用
由于用超声波测量距离并不是一个点测量。超声波传感器具有一定的扩散特性,发射的超声能量主要集中在主波瓣上,沿着主波轴两侧呈波浪型衰减,左右约30°的扩散角。事实上,距离计算是基于超声波成功、垂直的反射名义下进行的。但对于移动机器人很难保证其自身运动姿态的稳定性,采用超声波传感器固定在移动机器人车身的探测方式,当移动机器人偏离平行墙面时,探测系统往往很难得到实际的距离。另外,超声波这种发散特性在应用于测量障碍物的时候,只能提供目标障碍物的距离信息,而不能提供目标的方向和边界信息。因此需要用多个超声传感器以及其他传感器共同工作。
应用6个超声波传感器,两边对称放置,每20度角一个,单侧角度为40,60,80度。探测盲区在15cm以内,整体探测角度150度以上,可以应用。
建议测量周期60ms以上,防止发射信号受回响信号影响。