Как выбрать лазерный или ультразвуковой дальномер? Ультразвуковой дальномер Звуковой дальномер

Между предметами. В этом профессионалам отлично помогают ультразвуковые дальномеры. Данные устройства способны быстро измерить площадь. Многие модели оснащаются чипом, который позволяет запоминать и обрабатывать данные. Устройства между собой различаются по точности измерений и функциональной части.

Ультразвуковой дальномер: инструкция по использованию

Для использования дальномера устанавливаются батарейки, а для начала работы следует нажать кнопку включения. Далее пользователь обязан выбрать функцию для устройства. Если заниматься замером расстояния, следует обратить внимание на единицы измерения. В настройках модели имеется опция сохранения данных. При расчете площади стоит указывать значения. Для сброса данных нужно выключить дальномер.

При замере расстояния от стены необходимо устанавливать прибор строго перпендикулярно поверхности. При работе с устройством следует обращать внимание на допустимые параметры влажности и температуры, в противном случае прибор может не работать или показывать неточные данные.

Что важно при выборе

При ремонтных работах очень ценится высокая точность и компактность. Оптимальное измеряемое расстояние составляет 20 метров. Батарейки под дальномер, как правило, подбираются серии ААА. Во многих устройствах предусмотрена функция минимума и максимума. Таким образом, можно быстро рассчитывать полученные данные.

Информация на экране должна быть хорошо видна. Стоит обращать внимание и на условия эксплуатации. Так, качественный дальномер способен работать при температуре -10°С. Рабочая влажность оборудования составляет примерно 55 %.

Недорогие дальномеры

На рынке представлено множество недорогих дальномеров, которые производятся с лазерами небольшой мощности. Максимальная дальность действия у них составляет 30 метров, а точность показаний колеблется в районе 94 %. Многие такие устройства оснащаются качественными датчиками. Кроме того, модели способны работать в экономном режиме. Батарейки, как правило, устанавливаются небольшой емкости. Названные устройства отличаются по температурному режиму, а рабочая влажность у них в среднем составляет 55 %.

Стандартный ультразвуковой дальномер HC SR04 способен запоминать около 20 значений. Также у моделей предусмотрена опция расчета данных. Батарейки в дальномерах используются серии АА. Также стоит отметить, что в магазинах пользователь способен найти устройства с опцией голосовых сигналов. Судя по отзывам, для строительных работ такие модели неплохо подходят.

Профессиональные устройства

Профессиональные устройства выделяются большой дальностью действия. В них устанавливаются качественные передатчики. При этом чипы способны запоминать более 50 значений. Некоторые модификации работают и при низких температурах. Точность определения значений составляет около 98 %. Если рассматривать Arduino (ультразвуковой дальномер), то у него рабочая влажность равняется примерно 50 %. Экраны в устройствах устанавливаются с высоким разрешением и оснащаются подсветкой.

Также надо помнить, что модели способны быстро рассчитывать площадь. У них малый диаметр лазерной точки. Для проведения ремонтных работ на больших строительных площадках устройства замечательно подходят. Максимальная допустимая температура профессиональных дальномеров - около 55 градусов.

Устройства на 15 метров

Устройства с дальностью действия на 15 м, по отзывам специалистов, неплохо подходят для строительных работ в квартире, но имеют некоторые недостатки. Эти модификации, как правило, оснащаются малыми чипами, которые способны запоминать не более 20 значений. Кроме того, данные устройства плохо подходят для непрямых расчетов. Также стоит отметить, что у таких моделей редко имеется функция минимума и максимума. Экраны производятся с небольшим разрешением. И многие модификации работают только при плюсовой температуре. Корпус у них почти всегда защищен от пыли, однако модели отличаются по уровню рабочей влажности.

Модели на 20 метров

Дальномеры на 20 метров в последнее время пользуются большой популярностью и имеют хорошие отзывы. Многие модификации производятся с лазерами большой мощности, однако точки у них отличаются по диаметру. Современные устройства (такие как ультразвуковой дальномер "Ардуино") хорошо подходят для небольших строительных площадок.

Названные дальнометры различаются по емкости батарей. Некоторые из них оснащаются функцией минимума и максимума. Эти устройства редко применяются для непрямых расчетов по теореме Пифагора. Также стоит отметить, что чипы в них в среднем рассчитаны на запоминание 30 значений. В устройствах имеются разные экраны. А некоторые модификации способны похвастаться качественными подсветками.

Отзывы о модели Bosch PLR 25

Указанный ультразвуковой дальномер отзывы, как правило, получает положительного характера. Модификация имеет массу преимуществ, и среди них можно отметить наличие компактных размеров.

Корпус в устройстве защищен от пыли, а лазер применяется второго класса. Некоторые покупатели хвалят дальномер за высокую точность измерения. Чип в устройстве способен запоминать много данных. Довольно быстро осуществляется и подключение ультразвукового дальномера. Среди особенностей стоит отметить наличие опции минимума и максимума. Устройство разрешается применять при минусовой температуре. Купить данный прибор на рынке можно всего за 5388 руб.

Отзывы о модели Bosch PLR 15

Указанный дальномер довольно часто применяется при ремонтных работах. В устройстве хорошо защищен корпус, и он может работать при большой температуре. При этом дальнометр не боится пыли и грязи. Батарейки у него применяются сери ААА. Также стоит отметить, что модель замечательно подходит для расчета данных на большом расстоянии.

Если говорить про минусы, то пользователи отмечают долгое включение прибора. У него применяется слабая батарейка, и модель не способна запоминать много данных. Также стоит отметить, что у дальномера отсутствует опция минимума и максимума. Диаметр лазерной точки составляет 5 мм. Устройства разрешается эксплуатировать даже при температуре 45 градусов. Приобрести его можно по цене от 3588 руб.

Ультразвуковые устройства компании Dexter

Данная компания в основном производит дальномеры для профессиональных строителей. Дальность действия у них равняется примерно 45 м. Некоторые модификации производятся для непрямых расчетов по теореме Пифагора.

Также стоит отметить, что у приборов устанавливаются высокоемкостные батареи серии ААА. Корпус у большинства модификаций защищен от влаги и грязи. Чипы в среднем рассчитаны на хранение более 30 данных. В устройствах имеется опция вычисления значений. Стоит устройство в среднем 5 тыс. руб.

Измерение расстояния необходимо производить как в бытовых строительных и ремонтных работах, так и в более сложных геодезических задачах. Если нужна высокая точность и скорость измерений, то стоит вооружиться специальным прибором, который носит название лазерный дальномер.

Для точного и оперативного измерения относительно небольших расстояний используется бытовой лазерный дальномер, характеристики которого отличаются от приборов профессионального назначения. Устройство представляет собой пластиковый корпус, в который встроены излучатель светового сигнала и его приемник. На специальном дисплее моментально выводится информация о размерах нужного объекта или дальности расположения предметов друг от друга.

Более сложные модели снабжены микропроцессором, который способен проводить некоторые расчеты. Лазерный строительный дальномер может посчитать:

площадь;
объем;
угловые величины;
неизвестную сторону треугольника;
разделить расстояние на равное количество отрезков или метраж, подчиняющийся определенной пропорции;
все найденные параметры могут быть записаны на специальную карту памяти.

Как работает лазерный дальномер?

Изначально высокоточные устройства для измерения расстояния были разработаны для военной промышленности. Со временем эти компактные приборы перекочевали в гражданскую сферу. Принцип работы лазерного дальномера основан на сдвиге фазы отраженного лазерного луча. При включении прибора, встроенный излучатель генерирует световой пучок известной длины волны и частоты. Отраженный от измеряемой поверхности луч воспринимается фотоприемником.

Полученные показания фазы отраженного луча сравниваются с изначальными данными в специальном устройстве – микропроцессоре. После несложных вычислительных операций лазерный дальномер выдает показатель измеренного расстояния. Все эти расчеты производятся в кратчайшие сроки за доли секунды. Погрешность бытовых приборов составляет не более 3 мм, тогда как профессиональные девайсы рассчитывают расстояние с точностью до 1 мм.

Какой дальномер лучше – лазерный или ультразвуковой?

При проведении строительных или ремонтных работ бывает важно быстро и точно измерить расстояние в одиночку, без помощи других людей. Пользоваться стандартной рулеткой не всегда удобно, поэтому в специализированных магазинах представлено огромное множество электронных измерительных приборов. Самый популярный из них – цифровой лазерный дальномер, принцип работы которого был рассмотрен выше.

Встречаются и ультразвуковые модели. Работают они также, как и лазерные, только вместо светового луча посылают звуковую волну. Встроенный приемник засекает отраженный звук, рассчитывает прошедшее от точки начала измерения время и выдает искомое значение. Отличия таких устройств следующие:

Дальность измерений . У ультразвука она редко превышает 30 м, тогда как лазер можно применять до 200 м.
Точность . У ультразвуковых моделей она может доходить до 0,5-1% от измеряемой длины, что не всегда приемлемо. При неблагоприятных погодных условиях (снег, дождь) погрешность может увеличиваться.

В зависимости от принципа, который положен в работу устройства, световые измерители могут быть двух видов:

Фазовый телеметр (второе название дальномера), который еще называют бытовым. В его основе лежит принцип изменения световым лучом фазы модуляции.
Импульсный прибор , который является более дорогим и точным измерителем, применяющимся для проведения больших и сложных расчетов.

Фазовый лазерный дальномер

Самым распространенным и популярным в строительстве, ремонте и охоте, считается фазовый дальномер. Он фиксирует изменения модуляции (параметров колебания) посылаемого и отраженного световых лучей, делая на основе этого сравнения расчеты расстояний. Дальность действия самых мощных устройств такого типа не превышает 1 км, а более простые модели справляются с расстояниями всего в несколько десятков метров.

Для мастеров, которые работают с наклонными поверхностями, такими как крыши домов или лестничные перила, был разработан лазерный дальномер с угломером. Прибор вычисляет угол наклона нужной поверхности. Удобными функциями в девайсе считаются автоматический поворот изображения на дисплее и звуковой сигнал при переходе угла из положений в 0 и 90°.

Импульсный лазерный дальномер

Приборы, которые подают световой поток короткими импульсами, имеют значительно более точные показатели измерения, так как учитывают не изменение фаз лазерного луча, а скорость, с которой он возвращается. Для столь точных вычислений в устройство вмонтирован высокоточный измеритель времени, рассчитывающий даже несколько наносекунд. Такой дальномер применяют для измерения больших расстояний от 1 км. Используется он и в астрономии и космической навигации.

Измерять расстояния требуется в совершенно разных условиях, поэтому выбор конкретной модели лазерной линейки дальномера будет зависеть от ряда параметров:

Дальность измерения . У самых простых устройств она не превышает 40 м, полупрофессиональные модели могут измерить до 200 м.
Точность . Недорогая лазерная рулетка имеет погрешность не более 0,3 см, тогда как более продвинутые модели не более 0,1 см.
Прочность . Из-за того, что устройство может применяться в непогоду и при большом количестве пыли, оно должно быть выполнено из ударопрочного пластика, не бояться воды и пыли.
Наличие упора . Это может быть выдвижной или откидной штырь или скоба. Аксессуар нужен для измерения расстояния из неудобной точки, например, от угла.
Возможность проведения дополнительных расчетов и измерение уклонов.
Наличие пузырькового уровня на корпусе прибора, который помогает правильно располагать устройство по горизонтали и вертикали.
Крепления для установки на штатив бывают полезны для проведения земляных работ на открытой местности.
Работа от аккумулятора или батарей . Разряженный аккумулятор нужно ставить на зарядную станцию на определенное время, тогда как батарейки можно легко и быстро заменить.
Укомплектованность дополнительными аксессуарами , например, портом для подключения к компьютеру, слотом для карты памяти и защитным чехлом.

Лазерный дальномер – функции

Помимо основной функции измерения расстояния, лазерная линейка может иметь дополнительные возможности:

Измерение площади и объема даже сложных по форме объектов.
Вычисление сторон по теореме Пифагора и свойствам трапеции.
Настройку точки отсчета. По умолчанию она считается от излучателя светового луча, но можно учесть и длину самого прибора или выдвижного штифта.
Непрерывное измерение. В этом режиме работы прибор с определенной периодичностью измеряет расстояние и выводит показатели на дисплей.
Определение максимальных и минимальных расстояний. Эта опция удобна при вычислении сложных величин.

Чехол для лазерного дальномера

Очень часто строительный дальномер используется в различных погодных условиях, будь то жара, дождь или снег, и на определенной высоте, с которой он может упасть. Все это предусматривают ответственные производители и выпускают устройства с повышенной прочностью и в защитном чехле. Он может быть двух видов:

съемный , тогда прибор нужно каждый раз вынимать для проведения замеров;
постоянный , который защищает корпус девайса даже во время измерительных работ.

Рейтинг лазерных дальномеров

Выбирая в магазине нужную модель лазерного дальномера, можно ориентироваться не только на характеристики конкретного прибора, но и отзывы о нем. Самые востребованные модификации это:

Как пользоваться лазерным дальномером?

Каждый строительный лазерный дальномер в своей комплектации имеет подробную инструкцию по эксплуатации. Некоторые нюансы могут изменяться в зависимости от конкретной модели, однако основные этапы работы стандартны для всех устройств:

Включить прибор с помощью специального переключателя.
Выбрать нужную функцию из возможных.
Установить требуемую единицу измерения.
Непосредственно во время измерения лазерная рулетка дальномер устанавливается точно в точку, от которой нужно начинать отсчет и направляется в точку его окончания.
Нажать на кнопку измерения, которая в основном располагается по центру девайса.
Дождаться отображения информации на дисплее.

Поверка лазерного дальномера

Как и любой другой электронный измерительный прибор, лазерный автодальномер в обязательном порядке проходит первичную поверку. Цель этой процедуры – уточнение рабочих характеристик устройства и определение соответствия реальных показателей и данных, заявленных в паспорте прибора. По желанию можно заказывать периодическое тестирование имеющихся телеметров в специальных лабораториях проверки качества электронных устройств. Стоимость услуги варьируется в зависимости от сложности устройства.

Лазерный дальномер со временем вытесняет стандартные измерительные рулетки и метры в сфере строительства и ремонта. Точность таких девайсов сравнительно выше, их удобно использовать в одиночку для больших расстояний и при любых погодных условиях. К тому же, прибор способен самостоятельно производить некоторые расчеты, что очень облегчает труд дизайнеров и архитекторов.

Васильева Мария 108

В прошлое уже давно ушло неблагодарное занятие, такое как измерение обычной рулеткой расстояния между объектами или стенами в помещении. Сегодня нам в этом поможет современное устройство точного и быстрого бесконтактного измерения расстояния – дальномер . Это устройство используются в строительстве и ремонте, в геодезии, на охоте, на рыбалке, при фотографировании и бывает следующих типов: ультразвуковой дальномер и лазерный дальномер.

Дальномер ультразвуковой подобно эхолоту посылает и улавливает отражение направленных пучков звуковых волн в ультразвуковом диапазоне (примерно 40 кГц), анализирует время на возврат звука и по этим данным вычисляет расстояние между удаленными предметами. Минусами таких типов приборов являются: небольшое расстояние измерения до 35 метров, объект для отражения звукового сигнала должен быть достаточно крупных размеров, ультразвук может гаснуть при прохождении препятствий в виде тканевых материалов. Тем не менее, ультразвуковые дальномеры более распространены, потому что менее дорогие, чем лазерные дальномеры.

Лазерный дальномер анализирует не время отражения звукового сигнала, а сравнивает фазы отправленного и отраженного световых сигналов. Точность измерения расстояния у лазерного дальномера превышает ультразвуковой дальномер. Погрешность измерения совсем незначительная – всего 1–5 мм при прохождении лазерного сигнала через портьеры и ковры. Максимально измеряемое расстояние может составлять до 250 метров, зато яркий солнечный свет или дождливая погода несколько приглушают яркость и четкость лазерного луча. И самое главное - дороговизна лазерных дальномеров по сравнению с ультразвуковыми, склоняет чашу весов при покупке измерительного прибора в пользу второго.

Цены в интернет-магазинах:

		viva-telecom.org	20 100 Р
		OptTools	14 669,70 Р
		Бигам	11 645 Р
		viva-telecom.org	11 205 Р

Учитывая небольшую дальность измерения и относительную точность измерения, – ультразвуковые приборы относятся к бытовому классу дальномеров, а к профессиональным дальномерам относятся большинство лазерных моделей.

Помимо прямого измерения расстояния между объектами многие дальномеры обладают рядом полезных и нужных опций, например таких как:

Вычисление площади и объема помещения;

Сложение, вычитание, вычисление площади треугольника, расчет по формуле Пифагора и запоминание результатов;

Подсветка дисплея, звуковой сигнал, автоматическое отключение, маркер точки замера, компас, термометр, таймер, встроенный уровень, уклонометр, магнитное склонение;

Установка прибора на штатив, на откидную скобу, на наручный ремень, поясной чехол;

Возможность предоставления данных на персональный компьютер, Bluetooth поддержка и так далее.

Цены в интернет-магазинах:

		viva-telecom.org	12 500 Р

Бесконтактные способы измерения расстояний, используя волны в ультразвуковом диапазоне широко применяются в нашей повседневной жизни. Мы сталкиваемся с ними, делая УЗИ в поликлинике, используя эхолот на рыбалке. Парктроник в автомобиле помогает нам избежать столкновения, сдавая задним ходом. И конечно же ультразвуковые датчики широко применяются в робототехнике, помогая нашему роботу лучше «осязать» мир. В живой природе принцип ультразвуковой локации используется, например, летучими мышами и дельфинами. Сегодня я расскажу как же все это работает.

Что такое ультразвук

Человек способен воспринимать звуковые волны, совершающие колебания в диапазоне от 20 до 20000 Гц (напомню, 1 Герц — это число колебаний в секунду). С возрастом диапазон воспринимаемых нами частот снижается, но в среднем, ребенок способен воспринимать звук именно в этом диапазоне. Если же колебания звуковых волн превысят этот диапазон, то человек перестает воспринимать их, но летучие мыши, собаки, дельфины, и мотыльки вполне могут их услышать. Такие колебания являются примерами ультразвука. Ультразвук — это упругие колебания и волны в диапазоне от 20 кГц до 1 ГГц. Термин упругие подчеркивает неэлектромагнитную природу этих колебаний и волн.

Длина волны находится в обратной зависимости от ее частоты, следовательно ультразвуковые волны, по сравнению с обычным звуком имеют меньшую длину волны. Вследствие этого, ультразвуковые волны отражаются от различных препятствий гораздо лучше, чем обычные звуковые волны, что делает их весьма полезными на практике.

Пьезоэффект и магнитострикция

Как же получить колебания в ультразвуковом диапазоне?

Кристаллы некоторых материалов (таких как кварц) способны совершать очень быстрые колебания, при прохождении через них электричества. Это, так называемый, обратный пьезоэффект . Во время вибрации, они толкают и тянут воздух вокруг себя, производя, тем самым, ультразвуковые волны. Устройства, которые производят ультразвуковые волны с помощью пьезоэлектричества известны как пьезоэлектрические преобразователи. Пьезоэлектрические кристаллы также работать в обратном порядке: если ультразвуковые волны, распространяясь по воздуху, сталкиваются с пьезоэлектрическим кристаллом, слегка деформируют его поверхность, в результате чего в кристалле возникает электрическое поле. Итак, если подключить пьезоэлектрический кристалл к измерителю электрического напряжения, мы получим детектор ультразвука.

Ультразвуковые волны могут быть получены с использованием магнетизма вместо электричества. Так же, как пьезоэлектрические кристаллы производят ультразвуковые волны в ответ на электричество, существуют и другие кристаллы, которые излучают ультразвук в ответ на магнетизм. Это эффект магнистрикции . Такие кристаллы называются магнитострикционными кристаллами. Датчики, использующие их, называются магнитострикционными преобразователями.

В англоязычной литературе ультразвуковые датчики называются ultrasound sensor .

Ультразвуковой дальномер

Используя пьезоэлектрические или магнитострикционные преобразователи мы можем создать устройство, измеряющее расстояние до объектов — ультразвуковой дальномер, который работает следующим образом.

В момент измерения мы создаем электрическое колебание при помощи генератора, которое преобразуясь (например, при помощи пьезокристалла) в ультразвуковую волну, излучается в окружающее пространcтво. Эта волна отражается от препятствия и возвращается как эхо в приемник (также можно использовать пьезокристалл). Измеряя время между посылкой и приемом нашего отраженного сигнала и, зная скорость звуковой волны , распространяемой в данной среде (для воздуха это величина около 340 м/с), мы можем вычислить расстояние до препятствия.

Измерения объектов из звукопоглощающих, изоляционных материалов или имеющих тканевую (шерстяную) поверхность могут привести к неправильным измерениям вследствии поглощения (ослабления) сигнала. Домашний кошара может стать этаким «стелсом» для ультразвукового дальномера.
Чем меньше объект, тем меньшую отражающую поверхность он имеет. Это приводит к более слабому отраженному сигналу.

Зная ограничения, связанные с физической природой ультразвука можно решить подходит этот тип дальномера для вашей задачи или же нет.

Дальномер — это устройство для измерения расстояния до некоторого предмета. Дальномер помогает роботам в разных ситуациях. Простой колесный робот может использовать этот прибор для обнаружения препятствий. Летающий дрон использует дальномер для баражирования над землей на заданной высоте. С помощью дальномера можно даже построить карту помещения, применив специальный алгоритм SLAM.

1. Принцип действия

На этот раз мы разберем работу одного из самых популярных датчиков — ультразвукового (УЗ) дальномера. Существует много разных модификаций подобных устройств, но все они работают по принципу измерения времени прохождения отраженного звука. То есть датчик отправляет звуковой сигнал в заданном направлении, затем ловит отраженное эхо и вычисляет время полета звука от датчика до препятствия и обратно.

Из школьного курса физики мы знаем, что скорость звука в некоторой среде величина постоянная, но зависящая от плотности среды. Зная скорость звука в воздухе и время полета звука до цели, мы можем рассчитать пройденное звуком расстояние по формуле: s = v*t где v — скорость звука в м/с, а t — время в секундах. Скорость звука в воздухе, кстати, равна 340.29 м/с. Чтобы справиться со своей задачей, дальномер имеет две важные конструктивные особенности. Во-первых, чтобы звук хорошо отражался от препятствий, датчик испускает ультразвук с частотой 40 кГц. Для этого в датчике имеется пьезокерамический излучатель, который способен генерировать звук такой высокой частоты. Во-вторых, излучатель устроен таким образом, что звук распространяется не во все стороны (как это бывает у обычных динамиков), а в узком направлении. На рисунке представлена диаграмма направленности типичного УЗ дальномера.

Как видно на диаграмме, угол обзора самого простого УЗ дальномера составляет примерно 50-60 градусов. Для типичного варианта использования, когда датчик детектирует препятствия перед собой, такой угол обзора вполне пригоден. Ультразвук сможет обнаружить даже ножку стула, тогда как лазерный дальномер, к примеру, может её не заметить. Если же мы решим сканировать окружающее пространство, вращая дальномер по кругу как радар, УЗ дальномер даст нам очень неточную и шумную картину. Для таких целей лучше использовать как раз лазерный дальномер. Также следует отметить два серьезных недостатка УЗ дальномера. Первый заключается в том, что поверхности имеющие пористую структуру хорошо поглощают ультразвук, и датчик не может измерить расстояние до них. Например, если мы задумаем измерить расстояние от мультикоптера до поверхности поля с высокой травой, то скорее всего получим очень нечеткие данные. Такие же проблемы нас ждут при измерении дистанции до стены покрытой поролоном. Второй недостаток связан со скоростью звуковой волны. Эта скорость недостаточно высока, чтобы сделать процесс измерения более частым. Допустим, перед роботом есть препятствие на удалении 4 метра. Чтобы звук слетал туда и обратно, потребуется целых 24 мс. Следует 7 раз отмерить, прежде чем ставить УЗ дальномер на летающих роботов.

2. Ультразвуковой дальномер HC-SR04

В этом уроке мы будем работать с датчиком HC-SR04 и контроллером Ардуино Уно. Этот популярный дальномер умеет измерять расстояние от 1-2 см до 4-6 метров. При этом, точность измерения составляет 0.5 — 1 см. Встречаются разные версии одного и того же HC-SR04. Одни работают лучше, другие хуже. Отличить их можно по рисунку платы на обратной стороне. Версия, которая работает хорошо выглядит так:

А вот версия, которая может давать сбои:

3. Подключение HC-SR04

Датчик HC-SR04 имеет четыре вывода. Кроме земли (Gnd) и питания (Vcc) еще есть Trig и Echo. Оба этих вывода цифровые, так что подключаем из к любым выводам Ардуино Уно:

HC-SR04	GND	VCC	Trig	Echo
Arduino Uno	GND	+5V	3	2

Принципиальная схема устройства

Внешний вид макета

4. Программа

Итак, попробуем приказать датчику отправить зондирующий ультразвуковой импульс, а затем зафиксируем его возвращение. Посмотрим как выглядит временная диаграмма работы HC-SR04.

На диаграмме видно, что для начала измерения нам необходимо сгенерировать на выводе Trig положительный импульс длиной 10 мкс. Вслед за этим, датчик выпустит серию из 8 импульсов и поднимет уровень на выводе Echo , перейдя при этом в режим ожидания отраженного сигнала. Как только дальномер почувствует, что звук вернулся, он завершит положительный импульс на Echo . Получается, что нам нужно сделать всего две вещи: создать импульс на Trig для начала измерения, и замерить длину импульса на Echo, чтобы потом вычислить дистанцию по нехитрой формуле. Делаем. int echoPin = 2; int trigPin = 3; void setup() { Serial.begin (9600); pinMode(trigPin, OUTPUT); pinMode(echoPin, INPUT); } void loop() { int duration, cm; digitalWrite(trigPin, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(trigPin, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(trigPin, LOW); duration = pulseIn(echoPin, HIGH); cm = duration / 58; Serial.print(cm); Serial.println(" cm"); delay(100); } Функция pulseIn замеряет длину положительного импульса на ноге echoPin в микросекундах. В программе мы записываем время полета звука в переменную duration. Как мы уже выяснили ранее, нам потребуется умножить время на скорость звука: s = duration * v = duration * 340 м/с Переводим скорость звука из м/с в см/мкс: s = duration * 0.034 м/мкс Для удобства преобразуем десятичную дробь в обыкновенную: s = duration * 1/29 = duration / 29 А теперь вспомним, что звук прошел два искомых расстояния: до цели и обратно. Поделим всё на 2: s = duration / 58 Теперь мы знаем откуда взялось число 58 в программе! Загружаем программу на Ардуино Уно и открываем монитор последовательного порта. Попробуем теперь наводить датчик на разные предметы и смотреть в мониторе рассчитанное расстояние.

Задания

Теперь, когда мы умеем вычислять расстояние с помощью дальномера, сделаем несколько полезных устройств.

Строительный дальномер. Программа каждые 100мс измеряет расстояние с помощью дальномера и выводит результат на символьный ЖК дисплей. Для удобства полученное устройство можно поместить в небольшой корпус и запитать от батареек.
Ультразвуковая трость. Напишем программу, которая будет «пищать» зуммером с различной частотой, в зависимости от измеренного расстояния. Например, если расстояние до препятствия более трех метров — зуммер издает звук раз в пол секунды. При расстоянии 1 метр — раз в 100мс. Менее 10см — пищит постоянно.

Заключение

Ультразвуковой дальномер — простой в использовании, дешевый и точный датчик, который отлично выполняет свою функцию на тысячах роботов. Как мы выяснили из урока, у датчика есть недостатки, которые следует учитывать при постройке робота. Хорошим решением может стать совместное использование ультразвукового дальномера в паре с лазерным. В таком случае, они будут нивелировать недостатки друг друга.