HC-SR04 یک ماژول فاصله‌سنج آلتراسونیک برای اندازه‌گیری زمان رفت‌وبرگشت موج صوتی است. برد، فرستنده، گیرنده و مدار کنترل را در کنار هم قرار می‌دهد و میزبان از پایه Echo زمان بازگشت را دریافت می‌کند. مشخصات جدول به نسخه مرجع مستندشده توسط ELECFREAKS مربوط هستند؛ این نام عمومی روی بردهای تولیدکنندگان مختلف استفاده می‌شود.
ویژگی‌ها و مشخصات فنی
| مشخصه | مقدار یا توضیح |
|---|---|
| نوع ماژول | فاصله‌سنج آلتراسونیک با فرستنده و گیرنده جدا |
| فرکانس حامل در سند مرجع | 40 kHz |
| بازه اسمی نسخه مرجع | 2 تا 400 cm |
| تغذیه نسخه مرجع | 5 V DC |
| جریان ذکرشده برای نسخه مرجع | 15 mA؛ وابسته به ساخت برد |
| ورودی راه‌اندازی | پالس Trig با زمان دست‌کم 10 µs |
| خروجی | پالس Echo با پهنای متناظر با زمان رفت‌وبرگشت |
| زاویه ذکرشده سند مرجع | 15°؛ شکل و اندازه هدف مؤثرند |
| پایه‌های اصلی | VCC، Trig، Echo و GND |
نحوه کار و نوع خروجی
میزبان با یک پالس روی Trig اندازه‌گیری را آغاز می‌کند. در سند مرجع، ماژول هشت دوره موج 40 kHz ارسال می‌کند و پس از دریافت بازتاب، پهنای پالس Echo اطلاعات زمان را نشان می‌دهد. فاصله از رابطه d = c × t / 2 به دست می‌آید؛ t زمان رفت‌وبرگشت و c سرعت صوت در محیط است.
عدد ثابت تبدیل زمان به سانتی‌متر بر یک فرض برای سرعت صوت تکیه دارد. تغییر دما می‌تواند این فرض را تغییر دهد. از نظر طراحی، بهتر است برنامه نبود Echo یا طولانی شدن آن را به‌عنوان خوانش نامعتبر مدیریت کند، نه اینکه انتظار دریافت پالس را بدون محدودیت ادامه دهد. فاصله تکرار تحریک نیز با مدت انتظار بازتاب هماهنگ می‌شود.
کاربردها
از نظر فنی، آزمایش فاصله در هوا، آموزش زمان‌سنجی با میکروکنترلر و تشخیص مانع در نمونه رباتیک از کاربردهای متناسب با این رابط هستند. برای کاربرد بیرونی، رطوبت یا نیاز به دقت تضمین‌شده، باید مشخصات و حفاظت نسخه واقعی برد جداگانه ارزیابی شوند.
نکات اتصال، نصب و محدودیت‌ها
قبل از اتصال Echo به میکروکنترلر 3.3 V، دامنه ولتاژ ورودی مجاز و سطح خروجی برد را بررسی و در صورت نیاز مبدل سطح استفاده کنید. زمین مشترک، اتصال درست پایه‌ها و تغذیه پایدار لازم هستند. در استفاده از چند ماژول، زمان تحریک آن‌ها را جدا کنید تا بازتاب یک فرستنده توسط گیرنده دیگر اشتباه تفسیر نشود.
هدف باید بازتاب صوتی کافی داشته باشد. سطح نرم و جاذب، جسم کوچک، زاویه زیاد نسبت به محور و بازتاب دیواره‌های اطراف می‌توانند نتیجه را تغییر دهند. ناحیه نزدیک کمتر از حد پایین بازه را معتبر فرض نکنید. مقدار «دقت تا 3 mm» در سند مرجع، تضمین ±3 mm در همه اهداف و دماها یا روی هر برد با نام HC-SR04 نیست.
