距離傳感器是機器人項目最有用的傳感器之一。 HC-SR04超聲波距離傳感器價格便宜，并且可以幫助您的機器人在房間周圍導航。通過一些努力和額外的組件，它也可以用作測量設備。在本篇文章中，您將學習到通過Arduino開發板使用這個美妙的小設備所需要知道的一切。

HC-SR04超聲波距離傳感器

HC-SR04超聲波距離傳感器是一種便宜的設備，對于機器人和測試設備項目非常有用。這個微小的傳感器能??夠測量自身和最近的固體物體之間的距離，如果您試圖避免進入墻壁，這是非常好的信息！

HC-SR04可以直接連接到Arduino或其他微控制器，它的工作電壓為5伏。它也可以與Raspberry Pi一起使用，但是由于HC-SR04需要5V電壓，因此需要一對電阻來連接Pi的3.3V GPIO端口。

這種超聲波距離傳感器能夠測量2厘米到400厘米之間的距離（對于那些不會說“公制”的人來說，大約在1英寸到13英尺之間）。這是一個低電流設備，所以它適用于電池供電設備。作為獎勵，它甚至看起來很酷，就像一對Wall-E機器人的眼睛為您的最新機器人發明！

那么請繼續閱讀，并告訴您如何連接和使用HC-SR04超聲波距離傳感器。我們也會通過一些測試來看看它是多么準確，我們將看看我們如何能夠提高精度。當然，我會有一些示例代碼和項目供您試用。讓我們開始吧！

HC-SR04的工作原理

超聲波距離傳感器使用超聲波脈沖（超出人類聽覺范圍的聲音）來檢測它們與附近固體物體之間的距離。傳感器由兩個主要部分組成：

● 超聲波發射機 - 發射超聲波脈沖，它工作在40KHz。

● 超聲波接收機 - 接收發射的脈沖。如果接收到它們，則會產生一個輸出脈沖，其寬度可用于確定脈沖行進的距離。

HC-SR04有以下四個連接：

● VCC - 5V正電源。

● Trig - “觸發器”引腳，驅動該引腳發送超聲波脈沖。

● Echo - 當接收到反射信號時產生脈沖的引腳。脈沖的長度與發送信號被檢測到的時間成正比。

● GND - 接地引腳。

該設備的工作過程如下：

1. 一個持續時間至少10微秒的5伏脈沖施加到Trigger引腳。

2. HC-SR04通過以40KHz發送8個脈沖來響應。這個8脈沖模式使得設備的“超聲波簽名”是獨一無二的，使接收機能夠區分發射模式和超聲背景噪聲。

3. 八個超聲波脈沖通過遠離發射機的空氣傳播。同時，Echo引腳變為高電平，開始形成回波信號的開始。

4. 如果脈沖信號不反射回來，則回聲信號將在38毫秒（38毫秒）后超時并返回低電平。這會產生一個38毫秒的脈沖，表明傳感器范圍內沒有任何障礙物。

5. 如果脈沖被反射回來，當收到信號時，Echo引腳變為低電平。這產生了一個脈沖，其寬度在150μs到25mS之間變化，這取決于信號被接收所花費的時間。

6. 接收到的脈沖寬度用于計算到反射物體的距離。請記住，脈沖表示信號被發送出去并反射回來的時間，所以你需要將結果除以2來得到距離。

下圖顯示了HC-SR04超聲波距離傳感器的尺寸以及有效操作角度。正如你所看到的，當待檢測物體直接位于其前面時，傳感器是最準確的，但是你可以在45度“視角”內得到物體的響應。文件建議將窗口限制在30度（兩邊15度）以獲得準確的讀數。

連接HC-SR04

將HC-SR04連接到Arduino非常簡單。您將需要一些數字I / O端口，并連接到Arduino的5V和接地引腳。

事實上，如果你缺少引腳，甚至可以將HC-SR04的觸發和回聲引腳連接到Arduino上的一個數字I / O引腳，并使用代碼在輸出之間切換引腳（發送10 us脈沖）和輸入（接收回聲脈沖）。有些超聲波傳感器實際上只有一個引腳兼有觸發和回聲。我會進一步討論這個問題，繼續往下看，所以請繼續閱讀。

我將在這里向大家展示的大多數示例都使用更傳統的雙引腳方法。任何免費的Arduino和任意數字I / O引腳都可以使用，所以如果你希望把它連接到一組不同的I / O引腳，只需要改變示例來反映這些變化。演示程序中我將使用Arduino Uno，引腳10為Trigger，引腳13為Echo。

HC-SR04的應用筆記強調，在連接VCC之前，您需要連接接地引腳，所以如果您在面包板上進行“實時”實驗，則可能需要牢記這一點。

所以現在我們已經連接了超聲波距離傳感器，是時候來編寫代碼并進行測試了。
編輯：hfy