Cảm biến siêu âm HC-SR04 | Ứng dụng| Giá thành| Chỗ mua rẻ

16/01/2023 - Dịch Vụ Bách Khoa - 231

Cảm biến siêu âm HC-SR04 hay module cảm biến đo khoảng cách HC-SR04 bằng sóng siêu âm là một module arduino nhỏ gọn, rất thích hợp cho tất cả chúng ta tìm hiểu và khám phá điều tra và nghiên cứu về hoạt động giải trí và nguyên tắc của dòng cảm biến siêu âm .

Cảm biến siêu âm HC-SR04 là gì ?

Cảm biến siêu âm HC-SR04 là một dạng cảm biến module. Cảm biến này thường chỉ là một bản mạch, hoạt động giải trí theo nguyên tắc thu phát sóng siêu âm bởi 2 chiếc loa cao tần .
Cảm biến siêu âm HC-SR04 thường được tích hợp với những bộ arduino, PIC, AVR, … để chạy 1 số ít ứng dụng như : phát hiện vật cản trên xe robot, đo khoảng cách vật, …

Chính vì là một cảm biến siêu âm dạng module, cho nên hầu như ứng dụng hay độ chính xác của cảm biến đều phụ thuộc vào phần code mà người sử dụng lập trình và nạp vào bản mạch điều khiển.

Bạn đang đọc: Cảm biến siêu âm HC-SR04 | Ứng dụng| Giá thành| Chỗ mua rẻ

Có thể bạn chưa biết : các loại cảm biến siêu âm

Cấu tạo cảm biến siêu âm HC-SR04

Cấu tạo của cảm biến siêu âm HC-SR04 gồm 3 phần :

Bộ phận phát sóng siêu âm
Cấu tạo của các đầu phát và đầu thu siêu âm là các loa gốm đặc biệt, phát siêu âm có cường độ cao ở tần số thường là 40kHz cho nhu cầu đo khoảng cách.

Về nguyên tắc, những loa này cần có nguồn điện áp cao mới phát tốt được ( đơn vị sản xuất công bố = 30V ). Trên mạch hiệu suất sử dụng IC MAX232 làm trách nhiệm đệm. IC này sẽ lấy tín hiệu từ bộ tinh chỉnh và điều khiển, khuếch đại biên độ lên mức + / – 30V cấp nguồn cho bộ loa trên. IC này sẽ được đóng ngắt qua một transistor để hạn chế việc tiêu thụ dòng .

Bộ phận thu sóng siêu âm phản xạ
Thiết bị thu là dạng loa gốm có cấu tạo chỉ nhạy với một tần số chẳng hạn như 40KHz. Qua một loạt các linh kiện như OPAM TL072, transistor NPN…Tín hiệu này liên tục được khuếch đại biên độ và cuối cùng là đưa qua một bộ so sánh, kết hợp với tín hiệu từ bộ điều khiển để đưa về bộ điều khiển.

Bộ phận xử lý, điều khiển tín hiệu
Vi điều khiển (PIC16F688, STC11,…) được sử dụng làm nhiệm vụ phát xung, xử lý tính toán thời gian từ khi phát đến khi thu được sóng siêu âm nếu nhận được tín hiệu TRIG.

Nguyên lý hoạt động giải trí cảm biến siêu âm HC-SR04

Để đo khoảng cách bằng cảm biến siêu âm HC-SR04, ta sẽ phát 1 xung rất ngắn ( 5 microSeconds ) từ chân Trig. Tiếp theo, 1 xung HIGH ở chân Echo sẽ được cảm biến tạo ra và phát đi cho đến khi nhận lại được sóng phản xạ ở chân này. Lúc này, độ rộng của xung sẽ bằng với thời hạn sóng siêu âm được phát từ cảm biến và phản xạ lại .
Trong không khí, vận tốc âm thanh đạt mức 340 m / s ( hằng số ), tương tự với 29,412 microSeconds / cm ( 106 / ( 340 * 100 ) ) .
Khi đã tính được thời hạn, ta sẽ chia cho 29,412 để ra giá trị khoảng cách .

Ví dụ đo mức chất lỏng có trong bồn chứa bằng cảm biến siêu âm HC-SR04 :
Ta sẽ có những bước như sau :

Đặt chân TRIG lên mức Cao (5V) trong 10 μs (microseconds)

Sau đó module siêu âm ghi lại thời gian và gửi ra sóng âm tần số 40Khz

Sóng siêu âm truyền xuống bề mặt chất lỏng trong bồn chứa và phản xạ lại

Sóng phản xạ truyền ngược về đầu dò

Module siêu âm nhận được sóng phản xạ và đánh dấu thời gian nhận được tín hiệu này

Cuối cùng, module siêu âm đưa chân ECHO lên mức cao trong khoảng chừng thời hạn ( microseconds ) phản hồi sóng âm ( Gửi đi – nhận về ) và đo lường và thống kê ra khoảng cách .
Kết quả trên chân ECHO : 58 μs / cm
Vì vậy, nếu chân ECHO lên mức cao trong thời hạn 5800 μs ( 5.8 ms ), thì tất cả chúng ta tính được khoảng cách giữa cảm biến và mức chất lỏng trong bể là :

5800μs / 58μs/cm = 100cm = 1m

Thông số kỹ thuật cảm biến siêu âm HC-SR04

Trước khi đi vào tìm hiểu và khám phá những phần tiếp theo của dòng cảm biến này, tất cả chúng ta cùng điểm qua một vài thông số kỹ thuật kỹ thuật điển hình nổi bật của cảm biến siêu âm HC-SR04 như sau :

Model: HC-SR04

Điện áp làm việc: 5VDC

Dòng điện: 15mA

Tần số: 40 KHZ

Khoảng cách phát hiện: 2cm – 4m

Tín hiệu đầu ra: Xung mức cao 5V, mức thấp 0V

Góc cảm biến: Không quá 15 độ.

Độ chính xác cao: Lên đến 3mm

Chế độ kết nối: VCC / Trig (T-Trigger) / Echo (R-Receive) / GND

Sơ đồ liên kết cảm biến siêu âm HC-SR04 với arduino

Chúng ta tìm hiểu thêm qua 1 số ít sơ đồ liên kết cơ bản khi phối hợp module cảm biến siêu âm HC-SR04 với những bộ kit arduino như hình bộc lộ bên dưới .

Module cảm biến có 4 chân :

Chân VCC: Dùng để cấp nguồn 5v

Chân Trig: Chân digital output

Chân Echo: Chân digital input

Chân GND: Chân 0v

Phần code nạp chương trình tìm hiểu thêm

Về phần code nạp vào mạch, những bạn hoàn toàn có thể tìm hiểu thêm từ nhiều nguồn san sẻ trên internet như : arduino.vn, forum.arduino.cc, hội đồng Arduino Nước Ta trên Facebook tại địa chỉ : www.facebook.com/Arduino.Vietnam … Để học hỏi và san sẻ thêm kinh nghiệm tay nghề về phần cứng cũng như ứng dụng dành cho module cảm biến siêu âm HC-SR04
Bên dưới là một đoạn code thông dụng của Model HC-SR04 dùng cho ứng dụng đo khoảng cách mà những bạn hoàn toàn có thể tìm hiểu thêm

const int trig =8; / / chân trig của HC-SR04

const int echo = 7;/ / chân echo của HC-SR04

void setup( )

{

Serial.begin(9600); / / tiếp xúc Serial với baudrate 960

pinMode(trig,OUTPUT ); / / chân trig sẽ phát tín hiệu

pinMode(echo,INPUT); / / chân echo sẽ nhận tín hiệu

}

void

Xem thêm: Top 45 linh kiện trường giang phố vọng hay nhất 2022

loop( )

{

unsigned long duration; / / biến đo thời hạn

int distance; / / biến lưu khoảng cách

/ * Phát xung từ chân trig *

digitalWrite(trig,0 ); / / tắt chân trig

delayMicroseconds( 2 )

digitalWrite(trig,1); / / phát xung từ chân trig

delayMicroseconds( 5 ); / / xung có độ dài 5 microSeconds

digitalWrite(trig,0 );/ / tắt chân trig

/ * Tính toán thời hạn *

/ / Đo độ rộng xung HIGH ở chân echo .

duration = pulseIn(echo,HIGH);

/ / Tính khoảng cách đến vật

distance = int(duration/2/29.412 )

/ * In tác dụng ra Serial Monitor *

Serial.print(distance)

Serial.println(“cm“)

delay( 200 )

}

Ưu điểm yếu kém của module cảm biến siêu âm HC-SR04

Ưu điểm

Nhỏ gọn

Giá thành rẻ

Dễ tìm mua

Dễ dàng lắp đặt, kết hợp với các bộ kit arduino

Phát sóng siêu âm, có độ chính xác cao

Phạm vi đo rộng 2-400cm

Được hỗ trợ phần code nhiều từ cộng đồng arduino

Nhược điểm

Hiệu suất làm việc liên tục không cao

Không thích hợp sử dụng trong môi trường công nghiệp

Dễ bị nhiễu tác động

Độ nhạy và dải đo phụ thuộc vào code nạp

Ứng dụng cảm biến siêu âm HC-SR04

Với những module cảm biến siêu âm HC-SR04 được ứng dụng nhiều nhất trong những bài toán đo khoảng cách vật từ xa. Phạm vi đo ngắn, trong khoảng chừng 2-400 cm mà thôi .

Một số ứng dụng khác cũng hay dùng module cảm biến siêu âm HC-SR04 mà tất cả chúng ta thường thấy như :

Dùng đo mức chất lỏng trong chai, hộp sữa,…

Dùng phát hiện vật cản trên đường đi của robot…

Cảm biến siêu âm HC-SR04 có rẻ không ? Mua ở đâu ?

Các Model cảm biến siêu âm HC-SR04 lúc bấy giờ có bán tại rất nhiều shop chuyên về linh phụ kiện điện tử. Nếu ở Hồ Chí Minh, những bạn hoàn toàn có thể ghé qua chợ điện tử Nhật tảo để tìm mua. Hoặc tìm hiểu thêm ở những website bán linh phụ kiện trực tuyến qua từ khóa “ cảm biến siêu âm HC-SR04 ” để tìm được của hàng bán giá tốt và có chủ trương ship hàng đến vị trí của bạn .

Về Ngân sách chi tiêu của những module cảm biến siêu âm HC-SR04 có giá rất rẻ luôn. Mình có dạo qua một vài website chuyên cung ứng linh phụ kiện thì thấy giá giao động trong khoảng chừng từ 20-70 ngàn / bộ mà thôi .
Qua bài viết này, kỳ vọng sẽ phân phối khá đầy đủ kỹ năng và kiến thức về dòng module cảm biến siêu âm HC-SR04 đến những bạn sinh viên hay kỹ thuật đang nghiên cứu và điều tra về arduino .

Mọi thắc mắc hay góp ý bổ sung cho bài viết, các bạn liên hệ với Huphaco theo thông tin bên dưới nhé!

Xem thêm: Linh Kiện Máy Tính | Linh Kiện PC Chính Hãng, Xây Dựng Mọi Cấu Hình

Xem thêm : ứng dụng cảm biến siêu âm công nghiệp