ماژول فاصله‌سنج اولتراسونیک HC-SR04

معرفی محصول

ماژول HC-SR04 یک سنسور اولتراسونیک مقرون‌به‌صرفه و کارآمد برای اندازه‌گیری فاصله اجسام از سنسور است. این ماژول از فرستنده و گیرنده امواج صوتی فراصوت (40 کیلوهرتز) استفاده می‌کند و با محاسبه زمان رفت و برگشت این امواج فاصله تا جسم را اندازه‌گیری می‌کند. HC-SR04 به دلیل راه‌اندازی ساده، دقت مناسب و قیمت اقتصادی برای پروژه‌های رباتیک، سیستم‌های امنیتی، خودروهای هوشمند و پروژه‌های DIY گزینه‌ای محبوب محسوب می‌شود.

مشخصات فنی

• مدل: HC-SR04
• رنج اندازه‌گیری فاصله: 2 سانتی‌متر تا 400 سانتی‌متر (4 متر)
• زاویه کاری سنسور: تقریباً 15 درجه
• فرکانس کاری: 40 کیلوهرتز
• ولتاژ کاری: 5 ولت DC
• جریان مصرفی: حدود 15 میلی‌آمپر
• دقت اندازه‌گیری فاصله: ±3 میلی‌متر
• ابعاد: 45x20x15 میلی‌متر

ویژگی‌ها

1. اندازه‌گیری فاصله دقیق:

   توانایی اندازه‌گیری فاصله از 2 سانتی‌متر تا 4 متر با دقت میلی‌متری.

2. زاویه محدود:

   زاویه کاری حدود 15 درجه برای شناسایی دقیق اجسام.

3. دو پایه کنترل جداگانه:

   پین Trigger برای ارسال سیگنال و پین Echo برای دریافت سیگنال بازگشتی.

4. زمان پاسخ‌دهی سریع:

   قابلیت اندازه‌گیری تقریباً در کمتر از 50 میلی‌ثانیه.

5. راه‌اندازی ساده:

   امکان اتصال مستقیم به انواع میکروکنترلرها مانند Arduino، Raspberry Pi، ESP و دیگر بردها.

اجزای اصلی ماژول

1. فرستنده اولتراسونیک: ارسال سیگنال صوتی با فرکانس 40 کیلوهرتز.
2. گیرنده اولتراسونیک: دریافت امواج منعکس‌شده.
3. مدار داخلی: پردازش سیگنال‌های زمانی و تبدیل آن به سیگنال دیجیتال.
4. پایه‌های اتصال:
   • VCC: پایه تغذیه مثبت (5V)
   • GND: پایه تغذیه منفی
   • Trigger: فعال‌سازی سنسور از طریق ارسال پالس.
   • Echo: دریافت نتیجه اندازه‌گیری فاصله.

کاربردها

• رباتیک: جلوگیری از برخورد ربات‌ها به دیواره‌ها یا موانع.
• سیستم‌های امنیتی: شناسایی حرکت یا حضور اجسام در محیط.
• خودروهای هوشمند: اندازه‌گیری فاصله در پارک هوشمند و شناسایی موانع.
• پروژه‌های DIY: اندازه‌گیری فاصله برای استفاده در پروژه‌های خلاقانه خانگی.
• مسیر‌یاب‌های رباتیک: تشخیص مسیر و اجتناب از موانع در ربات‌های خودکار.

مزایا

• قیمت اقتصادی و قابل‌دسترس.
• عملکرد دقیق در بازه اندازه‌گیری مشخص.
• راه‌اندازی آسان با استفاده از میکروکنترلرها.
• مصرف انرژی پایین.
• طراحی سبک و کوچک، مناسب برای جاسازی در پروژه‌های مختلف.

معایب

• حساسیت به اجسام با سطوح نامتناسب (مانند اجسام بسیار نازک یا تخت).
• محدودیت در زاویه کاری (15 درجه).
• کاهش عملکرد در محیط‌های نویزدار یا خیلی شلوغ.
• عدم تشخیص اشیا در فاصله کمتر از 2 سانتی‌متر.

نحوه عملکرد

1. ارسال امواج:

   پین Trigger با ارسال یک پالس 10 میکروثانیه‌ای سیگنال اولتراسونیک را فعال می‌کند.

2. دریافت امواج:

   امواج منعکس‌شده از جسم توسط گیرنده دریافت می‌شوند و پین Echo مدت زمان رفت و برگشت سیگنال را برمی‌گرداند.

3. محاسبه فاصله:

   فاصله توسط فرمول زیر محاسبه می‌شود:

   Distance = (Time × Speed of Sound) / 2

   • سرعت صوت در هوا: تقریباً 343 متر بر ثانیه.

پایه‌های ماژول

1. VCC: اتصال به تغذیه 5 ولت مثبت.
2. GND: اتصال منفی تغذیه.
3. Trigger: پین فعال‌سازی.
4. Echo: پین دریافت زمان پرواز سیگنال.

نکات مهم

• ولتاژ تغذیه باید پایدار و دقیق باشد (5V).
• زاویه کاری محدود است و سنسور باید به‌درستی نصب شود.
• در پروژه‌های حساس ممکن است نیاز به فیلتر نرم‌افزاری برای حذف نویز‌های ناخواسته باشد.
• از استفاده در محیط‌های رطوبت بالا یا با دمای بسیار زیاد خودداری کنید.

جمع‌بندی

ماژول HC-SR04 یک ابزار کاربردی و اقتصادی برای اندازه‌گیری فاصله در پروژه‌های مختلف است. این محصول با دقت مناسب و مصرف انرژی پایین، انتخابی عالی برای علاقه‌مندان به الکترونیک، رباتیک و ساخت سیستم‌های هوشمند محسوب می‌شود و نیاز شما را برای شناسایی فاصله به‌خوبی فراهم می‌کند.