🌱 Sensor - Actuator 4. Cảm biến siêu âm HC-SR04

    Sau các bài viết giới thiệu về cách sử dụng một số Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm, mình sẽ chuyển sang giới thiệu về một số cảm biến khác. Trong đó, bài viết này sẽ bàn luận về Cảm biến siêu âm HC-SR04, với công dụng chính để đo khoảng cách, và nó được sử dụng khá nhiều trong các ứng dụng thực tế. 

    👉 Cảm biến siêu âm HC-SR04

    Cảm biến Siêu âm HC-SR04 hoạt động theo nguyên lý của hệ thống SONAR và RADAR, thường được sử dụng để đo khoảng cách đến một đối tượng cụ thể. 

    Cảm biến tạo ra các sóng siêu âm với tần số cao. Sóng âm này được truyền tới đối tượng cần đo khoảng cách, phản xạ lại và được thu về bởi chính cảm biến. Các bạn có thể xem hình bên dưới: 

    Nguyên lý cơ bản là tính toán thời gian từ lúc phát sóng - Original Signal, cho đến khi thu được tín hiệu phản hồi - Echo Signal. Với vận tốc sóng âm là cố định, chúng ta có thể tính toán ra khoảng cách.

    👉 Module HC-SR04

    💬 Module Cảm biến HC-SR04 bao gồm một bộ thu và một bộ phát tín hiệu siêu âm, cùng với đó là bộ điều hiển và xử lý tín hiệu. Module bao gồm 4 chân:

• Vcc và Gnd là 2 chân cấp nguồn.
• Trig (Trigger) - là chân để kích hoạt việc phát sóng siêu âm cho cảm biến.
• Echo - là chân phát tín hiệu khi thu được sóng siêu âm trả về. 

    💬 Một số thông số kỹ thuật

• Điện áp hoạt động: 5V-DC, dòng tiêu thụ 15mA.
• Kích thước: 45*20*15mm
• Rải đo: 2cm - 400cm, góc đo (15 độ).
• Tín hiệu Trigger Input: 10uS.

    👉 Cách thức hoạt động

    Cảm biến HC-SR04 thường được sử dụng để giao tiếp với Vi điều khiển. Chúng ta có thể kết nối với vi điều khiển bằng cách sử dụng chân Trig để kết nối với 1 chân IO bất kỳ của Vi điều khiển. Chân Echo kết nối với 1 chân có hỗ trợ Input Capture hoặc External Interrupt. 

    💬 Để giao tiếp Vi điều khiển với HC-SR04, chúng ta có thể thực hiện theo sequence sau:

• Ban đầu chân Trig và Echo sẽ đều được giữ ở mức thấp.
• Bắt đầu bằng cách Trigger một xung cao với độ rộng 10us (Quy định trong Datasheet) vào chân Trig của HC-SR04.
• Sau khi trigger xung này, HC-SR04 sẽ tự động gửi một trùm 8 xung với tần số 40kHz.
• Sau tín hiệu trùm xung trên, cảm biến sẽ kéo chân Echo lên mức cao.
• Công việc của Vi điều khiển là phát hiện việc chân Echo này được kéo lên mức cao (Sử dụng tính năng Input Capture, hoặc External Interrupt kết hợp với 1 Timer).
• Sau đó khi phát hiện xung phản hồi về thì Cảm biến sẽ kéo chân Echo về mức thấp. Vi điều khiển cần phát hiện tín hiệu này và tiến hành đo khoảng thời gian vừa đọc được. 
• Cuối cùng là việc tính toán khoảng cách dựa vào thời gian trên.

    💬 Để tính toán khoảng cách dựa vào thời gian trên, chúng ta có thể dựa vào công thức quen thuộc.

Khoảng cách = Vận tốc x Thời gian

    Với vận tốc sóng âm được quy định là 343 m/s. Còn khoảng cách tương ứng với thời gian chân Echo ở mức cao là tính cả lượt sóng âm đi và sóng âm về. Nên khoảng cách này là 2 lần khoảng cách thực tế. Vì vậy chúng ta cần sử dụng công thức:

    👉 Ví dụ

    Các bạn có thể tham khảo Video sau về giao tiếp giữa Vi điều khiển AVR - ATMega32 với Cảm biến HC-SR04 để đo khoảng cách.

>>>= Follow ngay =<<<

💚 Kênh Youtube Lập trình - Điện tử 💚

Để nhận được những bài học miễn phí mới nhất nhé 😊

    Chúc các bạn học tập tốt 😊

Sensor-Actuator 3            Sensor-Actuator 5