Interfacciamo il Raspberry PI Pico con un HC-SR04

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Oggi impareremo come configurare il nostro Pico per utilizzare un sensore di prossimità ad uòtrasuoni HC-SR04 con il linguaggio MicroPython.

Il sensore di prossimità ad ultrasuoni è uno dei primi sensori utilizzabili sotto Arduino. Il suo utilizzo è reso abbastanza semplice grazie ad una serie di apposite librerie che eseguono il lavoro di riconoscimento ddella distanza in background. Purtroppo per utilizzare al meglio tale sensore con il Raspberry PI occorre un minimo di perizia di programmazione, districarsi nella programmazione del GPIO e magari persino qualche riga di codice Assembly. A meno che…

A meno che si scelga di lavorare con MicroPython sul Pico, nel qal caso il codice di interfaccia al sensore conta circa 24 righe.

Vediamo come.

Il progetto

Come vediamo dalle immagini, se utilizziamo il protocollo I2C bastano quattro connettori per pilotare il sensore.

Il sensore di distanza a ultrasuoni HC-SR04 funziona come un sonar. Rimandiamo chi non conoscesse l’HC-SR04 all’ottimo articolo di Simone, su questo stesso Blog.

Attenzione:- Se hai un modulo HC-SR04 da 5V, collegalo tramite un LOGIC LEVEL SHIFTER: si tratta di un piccolo dispositivo che abbassa in modo sicuro i segnali da 5 V a 3,3 V e aumenta quelli da 3,3 V fino a 5 V contemporaneamente. Senza tale convertitore il codice non funzionerà correttamente (i PIN del Pico funzionano infatti a 3.3V).

Parleremo approfonditamente del logic level shifter, con tanto di esempi,

Il software

Di seguito il software utilizzato per pilotare il sensore:

from machine import Pin
import utime
trigger = Pin(14, Pin.OUT)
echo = Pin(15, Pin.IN)
def ultra():
   trigger.low()
   utime.sleep_us(2)
   trigger.high()
   utime.sleep_us(5)
   trigger.low()
   while echo.value() == 0:
       signaloff = utime.ticks_us()
   while echo.value() == 1:
       signalon = utime.ticks_us()
   timepassed = signalon - signaloff
   distance = (timepassed * 0.0343) / 2
   print("The distance from object is ",distance,"cm")
while True:
   ultra()
   utime.sleep(1)

from machine import Pin

import utime

trigger = Pin(14, Pin.OUT)

echo = Pin(15, Pin.IN)

def ultra():

trigger.low()

utime.sleep_us(2)

trigger.high()

utime.sleep_us(5)

trigger.low()

while echo.value() == 0:

signaloff = utime.ticks_us()

while echo.value() == 1:

signalon = utime.ticks_us()

timepassed = signalon - signaloff

distance = (timepassed * 0.0343) / 2

print("The distance from object is ",distance,"cm")

while True:

ultra()

utime.sleep(1)

Tutto il lavoro viene svolto all’interno della funzione ultra(). Viene calcolato il tempo di risposta, e il risulato è stampato di conseguenza.

Il funzionamento

Un sensore a ultrasuoni è un dispositivo elettronico che misura la distanza di un oggetto bersaglio emettendo onde sonore ultrasoniche e converte il suono riflesso in un segnale elettrico. I sensori a ultrasuoni hanno due componenti principali: il trasmettitore (che emette il suono utilizzando cristalli piezoelettrici) e il ricevitore (che incontra il suono dopo che è viaggiato da e verso il bersaglio).

Per calcolare la distanza tra il sensore e l’oggetto, il sensore misura il tempo che intercorre tra l’emissione del suono da parte del trasmettitore e il suo contatto con il ricevitore. La formula per questo calcolo è D = ½ T x C (dove D è la distanza, T è il tempo e C è la velocità del suono ~ 343 metri/secondo). Ad esempio, se un ricercatore impostasse un sensore a ultrasuoni puntato su una scatola e ci volessero 0,025 secondi perché il suono rimbalzasse indietro, la distanza tra il sensore a ultrasuoni e la scatola sarebbe:

D = 0.5 x 0.025 x 343 o circa 4.2875 metri.

1	D = 0.5 x 0.025 x 343 o circa 4.2875 metri.

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Luigi_Morelli

Definire ciò che si è non risulta mai semplice o intuitivo, in specie quando nella vita si cerca costantemente di migliorarsi, di crescere tanto professionalmente quanto emotivamente. Lavoro per contribuire al mutamento dei settori cardine della computer science e per offrire sintesi ragionate e consulenza ad aziende e pubblicazioni ICT, ma anche perche’ ciò che riesco a portare a termine mi dà soddisfazione, piacere. Così come mi piace suonare (sax, tastiere, chitarra), cantare, scrivere (ho pubblicato 350 articoli scientfici e 3 libri sinora, ma non ho concluso ciò che ho da dire), leggere, Adoro la matematica, la logica, la filosofia, la scienza e la tecnologia, ed inseguo quel concetto di homo novus rinascimentale, cercando di completare quelle sezioni della mia vita che ancora appaiono poco ricche.