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HC-SR04
阅读:90时间:2025-01-07 14:21:48

HC-SR04 是一款经济实惠且易于使用的超声波测距模块,广泛应用于机器人、自动化控制、物联网(IoT)设备等领域。它通过发射和接收超声波来测量与障碍物之间的距离,具有非接触式检测的特点,并且提供了从2厘米到4米的有效测量范围,精度可达3毫米。

主要特性

工作电压:5V DC
  静态电流:小于2mA
  测量角度:不大于15度
  盲区:大约2厘米(即在这个范围内无法准确测量)
  有效测量范围:2厘米至400厘米(约0.8英寸至13英尺)
  分辨率:3毫米
  输出信号:电平信号,高电平时间等同于超声波往返时间
  温度系数:声速随温度变化,需考虑温度补偿以提高精度
  接口:VCC, GND, Trig (触发), Echo (回响)

工作原理

HC-SR04 的工作基于超声波反射的原理。当模块接收到一个至少10微秒(μs)的高电平脉冲作为触发信号时,它会自动发出8个40kHz的方波,并启动内部计时器。如果这些超声波遇到障碍物,则会被反射回来。模块接收到回波后,Echo引脚将输出一个高电平脉冲,其持续时间等于超声波从发射到返回的时间。

应用场景

机器人避障:帮助机器人感知周围环境,避免碰撞。
  液位检测:用于监测液体容器内的液面高度。
  停车场系统:检测停车位是否被占用。
  智能家居:实现门禁、窗户开关状态监控等功能。
  工业自动化:在生产线中进行物体定位和尺寸测量。

使用方法

为了使用 HC-SR04 进行测距,通常需要一个微控制器(如Arduino、STM32等)来生成触发脉冲并读取Echo引脚的状态。以下是基本步骤:
  连接硬件:将HC-SR04的VCC连接到5V电源,GND接地,Trig连接到MCU的一个GPIO引脚,Echo连接到另一个GPIO引脚。
  发送触发信号:给Trig引脚发送一个至少10μs的高电平脉冲。
  等待响应:一旦Echo引脚变为高电平,开始计时;直到Echo引脚再次变为低电平,停止计时。
  计算距离:根据上述公式,利用计时结果计算实际距离。
  处理数据:对得到的距离值进行进一步处理,比如显示在LCD屏幕上或者通过串口发送给电脑。

注意事项

温度影响:由于声速受温度影响较大,在要求高精度的应用中应该加入温度传感器来进行补偿。
  最小测量周期:建议每次测量之间留有足够的时间间隔(例如60ms),以确保前一次发射的超声波已经完全消散,不会干扰下一次的测量。
  安装位置:应保证传感器前方无障碍物,且尽量安装在平坦表面上,以减少测量误差。
  电源稳定性:提供稳定的5V电源对于获得准确的测量结果至关重要。

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