Come usare il sensore HC-SR04 su ESP32 #10

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Nell’articolo di oggi vedremo come utilizzare i PIN GPIO. Esploreremo anche la parte elettronica d’ora in avanti, inizieremo con l’utilizzo del sensore di distanza HC-SR04.

Lista componenti

ESP32-WROVER
Breadboard
dht11
3x jumper
resistore 10k ohm
GPIO extension board (falcolatitivo)

Descrizione componenti

Sensore di distanza

Un prodotto molto interessante da esaminare è il sensore di distanza ad ultrasuoni HC-SR04, in grado di misurare distanze che variano da 2 centimetri fino a 4 metri (ma in quest’ultimo caso l’opposizione dell’aria potrebbe inficiare le misurazioni).

Il principio con cui funziona HC-SR04 è molto semplice, uno dei due cilindri emette delle onde sonore ad ultrasuoni che rimbalzando dall’oggetto che si trova davanti tornando indietro, che in seguito sono rilevate dall’altro cilindro. Il sensore è molto preciso ma vi sono alcuni oggetti, come i peluche, che assorbono le onde sonore impedendo la corretta misurazione.

Questi tipi di sensori sono veloci, precisi, costano poco (in questo caso 3,60 euro) e sono abbastanza semplici da usare. HC-SR04 è dotato di quattro connettori:

Vcc – viene collegato alla tensione di alimentazione di 5V.
Trig – è il pin “Trigger” che deve essere attivato per inviare il segnale ad ultrasuoni.
Echo – è il pin che produce un impulso che si interrompe quando viene ricevuto il segnale riflesso dall’oggetto.
GND – viene collegato al potenziale di riferimento, la messa a terra.

In che modo il sensore HC-SRO4 riesce a misurare la distanza? La velocità del suono è una grandezza fisica nota, 331,5 m/s a 0 °C e di 343,4 m/s a 20 ° ed è direttamente proporzionale alla temperatura. In generale varia secondo la relazione v = 331,4 + 0,62 T. La velocità altro non è che il rapporto tra spazio e tempo e in questo caso specifico si deve tener conto che l’onda sonora percorre per ben due volte la distanza da misurare, quindi il valore dello spazio ottenuto deve essere diviso per 2. Quindi per ottenere misurazioni precise è consigliabile utilizzare anche un sensore di temperatura.

Collegamenti

In seguito schema e diagramma di collegamento. Per costruire un circuito ricordati di tenere la scheda spenta.

Codice

Se questo è il tuo primo articolo ti invito di leggere prima questo per l’installazione dei driver della scheda. Ecco qui un piccolo riepilogo prima di compilare e caricare il codice.

Ecco qui lo sketch:

#define trigPin 13 // define TrigPin
#define echoPin 14 // define EchoPin.
#define MAX_DISTANCE 700 // Maximum sensor distance is rated at 400-500cm.
//timeOut= 2*MAX_DISTANCE /100 /340 *1000000 = MAX_DISTANCE*58.8
float timeOut = MAX_DISTANCE * 60; 
int soundVelocity = 340; // define sound speed=340m/s

void setup() {
  pinMode(trigPin,OUTPUT);// set trigPin to output mode
  pinMode(echoPin,INPUT); // set echoPin to input mode
  Serial.begin(115200);   // Open serial monitor at 115200 baud to see ping results.
}

void loop() {
  delay(3000); // Wait 3sec between pings (about 20 pings/sec). 
  Serial.printf("Distance: ");
  Serial.print(getSonar()); // Send ping, get distance in cm and print result 
  Serial.println("cm");
}

float getSonar() {
  unsigned long pingTime;
  float distance;
  // make trigPin output high level lasting for 10μs to triger HC_SR04
  digitalWrite(trigPin, HIGH); 
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  // Wait HC-SR04 returning to the high level and measure out this waitting time
  pingTime = pulseIn(echoPin, HIGH, timeOut); 
  // calculate the qdistance according to the time
  distance = (float)pingTime * soundVelocity / 2 / 10000; 
  return distance; // return the distance value
}

#define trigPin 13 // define TrigPin

#define echoPin 14 // define EchoPin.

#define MAX_DISTANCE 700 // Maximum sensor distance is rated at 400-500cm.

//timeOut= 2*MAX_DISTANCE /100 /340 *1000000 = MAX_DISTANCE*58.8

float timeOut = MAX_DISTANCE * 60;

int soundVelocity = 340; // define sound speed=340m/s

void setup() {

pinMode(trigPin,OUTPUT);// set trigPin to output mode

pinMode(echoPin,INPUT); // set echoPin to input mode

Serial.begin(115200); // Open serial monitor at 115200 baud to see ping results.

}

void loop() {

delay(3000); // Wait 3sec between pings (about 20 pings/sec).

Serial.printf("Distance: ");

Serial.print(getSonar()); // Send ping, get distance in cm and print result

Serial.println("cm");

}

float getSonar() {

unsigned long pingTime;

float distance;

// make trigPin output high level lasting for 10μs to triger HC_SR04

digitalWrite(trigPin, HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(trigPin, LOW);

// Wait HC-SR04 returning to the high level and measure out this waitting time

pingTime = pulseIn(echoPin, HIGH, timeOut);

// calculate the qdistance according to the time

distance = (float)pingTime * soundVelocity / 2 / 10000;

return distance; // return the distance value

}

Compila e carica il codice sull’ESP32, ed ecco qui che potremo visualizzare i dati relativi alla distanza tra il sensore e l’ostacolo aprendo il monitor seriale.

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Simone Candido

Simone Candido è un ragazzo appassionato del mondo tech nella sua totalità. Simone ama immedesimarsi in nuove esperienze, la sua filosofia si basa sulla irrefrenabile voglia di ampliare a 360° le sue conoscenze abbracciando tutti i campi del sapere, in quanto ritiene che il sapere umano sia il connubio perfetto tra cultura umanistica e scientifica.