EL SENSOR DE DISTANCIA HC-SR04

 

EL SENSOR DE DISTANCIA HC-SR04

 EL SENSOR DE DISTANCIA HC-SR04

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P1 SOLO MEDIR DISTANCIAS CON HC-SR04

I. ¿Qué es el HC-SR04?

• Descripción: El HC-SR04 es un sensor de distancia ultrasónico ampliamente utilizado en robótica, electrónica y proyectos de automatización. Es conocido por su bajo costo, facilidad de uso y razonable precisión para muchas aplicaciones.

• Principio de Funcionamiento: El HC-SR04 funciona emitiendo una onda de sonido ultrasónica (inaudible para el oído humano) y midiendo el tiempo que tarda esa onda en viajar hasta un objeto, rebotar y regresar al sensor. Este método se conoce como tiempo de vuelo (Time-of-Flight).

• Componentes: El sensor consta de dos transductores ultrasónicos:

  • Transmisor (Trigger): Emite la onda ultrasónica.

  • Receptor (Echo): Detecta la onda ultrasónica reflejada.

• Rango de Medición: Generalmente, el HC-SR04 tiene un rango de medición de 2 cm a 400 cm (aunque algunos modelos pueden llegar hasta 500 cm).

• Precisión: La precisión del HC-SR04 varía según las condiciones ambientales (temperatura, humedad) y las características del objeto (tamaño, forma, material). Normalmente, tiene una precisión de unos pocos milímetros o centímetros.

II. Pines del HC-SR04:

El HC-SR04 tiene cuatro pines:

• VCC: Alimentación (normalmente +5V).

• GND: Tierra (0V).

• Trigger (TRIG): Pin de entrada que se utiliza para iniciar la emisión de la onda ultrasónica. Se envía un pulso de alta tensión (5V) durante al menos 10 microsegundos.

• Echo: Pin de salida que proporciona un pulso de alta tensión cuya duración es proporcional a la distancia al objeto. La duración del pulso en microsegundos se puede convertir en distancia.

III. Cómo Conectar el HC-SR04 a Arduino:

1. Conexiones Físicas:

   • Conecta el pin VCC del HC-SR04 al pin de 5V de Arduino.

   • Conecta el pin GND del HC-SR04 al pin GND de Arduino.

   • Conecta el pin TRIG del HC-SR04 a un pin digital de Arduino (por ejemplo, el pin 9).

   • Conecta el pin ECHO del HC-SR04 a otro pin digital de Arduino (por ejemplo, el pin 10).

2. Resistencia de Protección (Opcional, pero Recomendable): Aunque muchos tutoriales no lo mencionan, es una buena práctica utilizar una resistencia (por ejemplo, de 1kΩ) en serie con el pin ECHO para proteger el pin de Arduino en caso de que el HC-SR04 envíe un voltaje ligeramente superior a 5V.

IV. Código de Arduino (Ejemplo):

// Define los pines
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;

// Define variables para la duración del pulso y la distancia
long duration;
int distance;

void setup() {
  // Inicializa la comunicación serial
  Serial.begin(9600);
  // Define los pines como entrada o salida
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
}

void loop() {
  // 1. Genera un pulso corto en el pin TRIG para iniciar la medición
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // 2. Mide la duración del pulso en el pin ECHO
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  // 3. Calcula la distancia en centímetros
  // La velocidad del sonido es aproximadamente 343 m/s (a 20°C)
  // duration está en microsegundos, así que necesitamos convertir las unidades
  distance = duration * 0.034 / 2;

  // 4. Imprime la distancia en el monitor serial
  Serial.print("Distancia: ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");

  // Espera un poco antes de la siguiente medición
  delay(100);
}.

Arduino

Explicación del Código:

1. Define los pines: Define los pines de Arduino que están conectados a los pines TRIG y ECHO del HC-SR04.

2. Inicializa la comunicación serial: Inicializa la comunicación serial para poder imprimir los resultados en el monitor serial.

3. Define los pines como entrada o salida: Define el pin TRIG como salida y el pin ECHO como entrada.

4. Genera un pulso corto en el pin TRIG: Genera un pulso corto de alta tensión en el pin TRIG para iniciar la emisión de la onda ultrasónica.

5. Mide la duración del pulso en el pin ECHO: Utiliza la función pulseIn() para medir la duración del pulso de alta tensión en el pin ECHO. Esta duración es proporcional a la distancia al objeto.

6. Calcula la distancia: Calcula la distancia en centímetros utilizando la fórmula: distancia = duración * velocidad del sonido / 2. La división por 2 es necesaria porque la onda viaja hacia el objeto y regresa. El valor 0.034 es una aproximación de la velocidad del sonido en cm/µs.

7. Imprime la distancia: Imprime la distancia en el monitor serial.

8. Espera un poco: Espera un poco antes de la siguiente medición para evitar lecturas erróneas.

V. Factores que Afectan la Precisión:

• Temperatura: La velocidad del sonido varía con la temperatura. Para obtener mediciones más precisas, es necesario compensar la temperatura. Puedes usar un sensor de temperatura y ajustar el valor de la velocidad del sonido en el código.

• Humedad: La humedad también afecta ligeramente la velocidad del sonido.

• Ángulo del Objeto: Si el objeto está en un ángulo muy pronunciado con respecto al sensor, la onda ultrasónica puede no reflejarse de vuelta al sensor.

• Superficie del Objeto: Las superficies blandas o absorbentes pueden absorber la onda ultrasónica, lo que dificulta la detección. Las superficies lisas y duras son ideales.

• Ruido Acústico: El ruido acústico en el entorno puede interferir con la detección de la onda ultrasónica.

• Lecturas Múltiples: Para mejorar la precisión, puedes tomar varias lecturas y calcular el promedio.

VI. Aplicaciones del HC-SR04:

• Robótica:

  • Evitación de obstáculos en robots móviles.

  • Medición de distancias para tareas de navegación.

  • Control de altura en drones.

• Automatización:

  • Medición de nivel de líquidos en tanques.

  • Detección de objetos en cintas transportadoras.

  • Sistemas de estacionamiento inteligentes.

• Medición de Distancias:

  • Herramientas de medición de distancias DIY.

  • Proyectos de domótica.

• Seguridad:

  • Sistemas de alarma.

  • Detección de intrusos.

VII. Consideraciones Importantes:

• Voltaje de Alimentación: Asegúrate de alimentar el HC-SR04 con el voltaje correcto (normalmente 5V).

• Duración del Pulso TRIG: El pulso en el pin TRIG debe tener una duración mínima de 10 microsegundos.

• Tiempo de Espera: Deja un tiempo de espera entre mediciones para evitar lecturas erróneas.

• Limitaciones: El HC-SR04 tiene limitaciones en términos de precisión y rango. Para aplicaciones que requieren mayor precisión o rango, considera otros tipos de sensores (por ejemplo, sensores láser).

VIII. Alternativas al HC-SR04:

• VL53L0X (Sensor Láser): Ofrece mayor precisión y un rango de medición más amplio que el HC-SR04.

• Sharp IR Distance Sensors: Sensores infrarrojos que también miden la distancia, pero son más sensibles a la luz ambiental.

Este resumen te proporciona una base sólida para entender y utilizar el sensor ultrasónico HC-SR04. ¡Experimenta y explora sus posibilidades!