Dans ce projet, nous allons interfacer le module de capteur à ultrasons HC-SR04 avec Raspberry Pi pour mesurer la distance. Nous avons précédemment utilisé un capteur à ultrasons avec Raspberry Pi pour construire un robot évitant les obstacles. Avant d'aller plus loin, informez-vous sur le capteur à ultrasons.
Capteur à ultrasons HC-SR04:
Le capteur à ultrasons est utilisé pour mesurer la distance avec une grande précision et des lectures stables. Il peut mesurer une distance de 2 cm à 400 cm ou de 1 pouce à 13 pieds. Il émet une onde ultrasonore à la fréquence de 40 KHz dans l'air et si l'objet vient sur son chemin, il rebondira vers le capteur. En utilisant ce temps qu'il faut pour frapper l'objet et revenir, vous pouvez calculer la distance.
Le capteur à ultrasons utilise une technique appelée «ECHO». «ECHO» est simplement une onde sonore réfléchie. Vous aurez un ECHO lorsque le son se réfléchit après avoir atteint une impasse.
Le module HCSR04 génère une vibration sonore dans la gamme ultrasonique lorsque nous faisons haut la broche `` Trigger '' pendant environ 10us, ce qui enverra une rafale sonore de 8 cycles à la vitesse du son et après avoir frappé l'objet, elle sera reçue par la broche Echo. En fonction du temps nécessaire aux vibrations sonores pour revenir, il fournit une sortie d'impulsion appropriée. Si l'objet est éloigné, il faut plus de temps pour qu'ECHO soit entendu et la largeur d'impulsion de sortie sera grande. Et si l'obstacle est proche, l'ECHO sera entendu plus rapidement et la largeur d'impulsion de sortie sera plus petite.
Nous pouvons calculer la distance de l'objet en fonction du temps mis par l'onde ultrasonore pour revenir au capteur. Puisque le temps et la vitesse du son sont connus, nous pouvons calculer la distance par les formules suivantes.
- Distance = (Temps x Vitesse du son dans l'air (343 m / s)) / 2.
La valeur est divisée par deux car l'onde se déplace vers l'avant et vers l'arrière sur la même distance, le temps pour atteindre l'obstacle n'est donc que la moitié du temps total
Donc Distance en centimètre = 17150 * T
Nous avons déjà réalisé de nombreux projets utiles en utilisant ce capteur à ultrasons et Arduino, vérifiez-les ci-dessous:
- Mesure de distance basée sur Arduino à l'aide d'un capteur à ultrasons
- Alarme de porte utilisant Arduino et capteur à ultrasons
- Surveillance de benne à ordures basée sur l'IOT à l'aide d'Arduino
Composants requis:
Ici, nous utilisons Raspberry Pi 2 Model B avec le système d'exploitation Raspbian Jessie. Toutes les exigences matérielles et logicielles de base sont décrites précédemment, vous pouvez les rechercher dans l'introduction de Raspberry Pi et le clignotement du voyant Raspberry PI pour commencer, à part ce dont nous avons besoin:
- Raspberry Pi avec OS pré-installé
- Capteur à ultrasons HC-SR04
- Alimentation (5v)
- Résistance 1KΩ (3 pièces)
- Condensateur 1000uF
- LCD 16 * 2 caractères
Explication du circuit:
Les connexions entre Raspberry Pi et LCD sont données dans le tableau ci-dessous:
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Connexion LCD |
Connexion Raspberry Pi |
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GND |
GND |
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VCC |
+ 5V |
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VEE |
GND |
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RS |
GPIO17 |
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R / W |
GND |
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FR |
GPIO27 |
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D0 |
GPIO24 |
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D1 |
GPIO23 |
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D2 |
GPIO18 |
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D3 |
GPIO26 |
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D4 |
GPIO5 |
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D5 |
GPIO6 |
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D6 |
GPIO13 |
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D7 |
GPIO19 |
Dans ce circuit, nous avons utilisé une communication 8 bits (D0-D7) pour connecter l'écran LCD avec Raspberry Pi, mais ce n'est pas obligatoire, nous pouvons également utiliser une communication 4 bits (D4-D7), mais avec le programme de communication 4 bits devient un peu complexe pour les débutants, alors optez pour une communication 8 bits. Ici, nous avons connecté 10 broches de l'écran LCD au Raspberry Pi dans lesquelles 8 broches sont des broches de données et 2 broches sont des broches de contrôle.
Vous trouverez ci-dessous le schéma de circuit pour connecter le capteur HC-SR04 et l'écran LCD avec Raspberry Pi pour mesurer la distance.
Comme le montre la figure, le capteur à ultrasons HC-SR04 a quatre broches,
- PIN1- VCC ou + 5V
- PIN2- TRIGGER (10us impulsion haute donnée pour dire au capteur de détecter la distance)
- PIN3- ECHO (Fournit une sortie d'impulsion dont la largeur représente la distance après le déclenchement)
- PIN4- TERRE
La broche d'écho fournit une impulsion de sortie + 5V qui ne peut pas être connectée directement au Raspberry Pi. Nous utiliserons donc le circuit diviseur de tension (construit à l'aide de R1 et R2) pour obtenir une logique + 3,3V au lieu de + 5V logique.
Explication de travail:
Le fonctionnement complet de la mesure de distance Raspberry Pi va comme, 1. Déclenchement du capteur en tirant sur la goupille de déclenchement pendant 10uS.
2. L'onde sonore est envoyée par le capteur. Après avoir reçu l'ECHO, le module capteur fournit une sortie proportionnelle à la distance.
3. Nous enregistrerons l'heure à laquelle l'impulsion de sortie passe de BAS à HAUT et quand elle passe de HAUTE à BASSE.
4. Nous aurons l'heure de début et de fin. Nous utiliserons l'équation de distance pour calculer la distance.
5. La distance est affichée sur l'écran LCD 16x2.
En conséquence, nous avons écrit le programme Python pour Raspberry Pi pour effectuer les fonctions suivantes:
1. Pour envoyer le déclencheur au capteur
2. Enregistrez l'heure de début et de fin de la sortie d'impulsion du capteur.
3. Calculer la distance en utilisant les temps de DÉMARRAGE et d'arrêt.
4. Pour afficher le résultat obtenu sur l'écran LCD 16 * 2.
Le programme complet et la vidéo de démonstration sont donnés ci-dessous. Le programme est bien expliqué à travers les commentaires, si vous avez le moindre doute, vous pouvez demander dans la section commentaires ci-dessous.