وحدة مستشعر المسافة بالموجات فوق الصوتية US-100

الوصف

وحدة مستشعر المسافة بالموجات فوق الصوتية US-100

تقيس US-100 المسافة باستخدام الموجات فوق الصوتية المنعكسة. يذكر المصدر التعويض الحراري وخرجي عرض النبضة والاتصال التسلسلي UART. ويحدد جهد تشغيل 2.4–5.5 V وتيار خمول أقل من 2 mA.

أوضاع التشغيل

صل VCC وGND بمصدر 2.4–5.5 V. اختر الوضع باستخدام الجمبر خلف الوحدة: عند تركيب الجمبر ترسل الوحدة بيانات تسلسلية ثنائية؛ وعند إزالته تعطي نبضة يمثل عرضها المسافة.

وضع UART

ركّب الجمبر. صل Trig/TX بخط TX في المتحكم وEcho/RX بخط RX. اضبط الاتصال على 9600 baud و8 بت بيانات دون تكافؤ وبت توقف واحد (8-N-1). أرسل البايت 0x55 واقرأ بايتين، الأعلى أولًا. احسب المسافة بالملليمتر وفق البايت الأول × 256 + البايت الثاني. ولقراءة الحرارة وفق المصدر، أرسل 0x50 واقرأ بايتًا واحدًا؛ وتحسب الدرجة المئوية وفق البايت − 45.

وضع عرض النبضة

أزل الجمبر. صل Trig/TX بخرج في المتحكم وEcho/RX بمدخل. اجعل Trig/TX مرتفعًا لمدة لا تقل عن 50 µs، ثم اخفضه لبدء القياس. قس عرض النبضة المرتفعة على Echo/RX. يذكر المصدر المعادلة التالية: الملليمتر = عرض النبضة × 34 / 100 / 2.

المواصفات المذكورة في المصدر

• التغذية: 2.4–5.5 V؛ والتيار: أقل من 2 mA.
• تردد التشغيل: 40 kHz؛ وزاوية الكشف: أقل من 15 درجة.
• مدى القياس: 2–450 cm؛ والدقة المذكورة: 0.3 cm + 1%.
• الخرج: وضع نبضات Trig/Echo أو UART بسرعة 9600 baud.
• الأبعاد: 45 × 20 mm؛ الوزن: 9 g.

تشمل الاستخدامات المذكورة تفادي العوائق في الروبوتات واكتشاف الوجود وقياس المسافة والمراقبة واكتشاف الأجسام في الأتمتة الصناعية.

مثال وضع النبضة مع Arduino Uno

المكونات: US-100 وArduino Uno وأسلاك ولوحة تجارب. يستخدم الكود التالي وضع النبضة Trig/Echo كما ورد في المصدر:

#define TRIG_PIN 2
#define ECHO_PIN 3
long duration;
int distance;

void setup() {
pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
Serial.begin(9600);
}

void loop() {
digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
distance = duration / 29 / 2;
Serial.print("Distance: ");
Serial.print(distance);
Serial.println(" cm");
delay(1000);
}

شرح الكود الأساسي والتوصيل

1. يُضبط TRIG_PIN كخرج وECHO_PIN كمدخل.
2. تطلق نبضة 10 µs الموجات فوق الصوتية.
3. تقيس pulseIn() مدة رجوع الصدى.
4. يحسب المثال السنتيمترات بقسمة المدة على 29 ثم على 2.

• Trig إلى الرجل 2 في Arduino؛ وEcho إلى الرجل 3.
• VCC إلى 5V؛ وGND إلى GND.

مثال Arduino مع شاشة I2C 1602

المكونات: US-100 وArduino Uno وشاشة I2C 1602 وأسلاك ولوحة تجارب.

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>


#define TRIG_PIN 2
#define ECHO_PIN 3
long duration;
int distance;


LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);


void setup() {
  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
  lcd.begin();
  lcd.backlight();
  Serial.begin(9600);
}


void loop() {
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
  distance = duration / 29 / 2;
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Distance: ");
  lcd.print(distance);
  lcd.print(" cm");
  Serial.print("Distance: ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");
  delay(1000);
}

يستخدم المثال مكتبتي Wire وLiquidCrystal_I2C، ويقيس المسافة في الحلقة الرئيسية ويعرض النتيجة على الشاشة ومراقب الاتصال التسلسلي. صل Trig بالرجل 2 وEcho بالرجل 3 وVCC بجهد 5V وGND بالأرضي؛ ووصل SDA للشاشة بـA4 وSCL بـA5 في Arduino Uno.

تثبيت مكتبة الشاشة

1. افتح Arduino IDE.
2. اختر Sketch > Include Library > Manage Libraries.
3. ابحث عن “LiquidCrystal_I2C” وثبّت المكتبة التي طورها Frank de Brabander.

مقارنة HC-SR04 وفق أرقام المصدر

• التغذية: يذكر المصدر 5 V لـHC-SR04 و2.4–5.5 V لـUS-100.
• التيار: نحو 15 mA لـHC-SR04 وأقل من 2 mA لـUS-100.
• المدى: 2–400 cm لـHC-SR04 و2–450 cm لـUS-100.
• الخرج: Trig/Echo لـHC-SR04؛ وTrig/Echo أو UART بسرعة 9600 baud لـUS-100، مع إرجاع المسافة بالملليمتر.
• يدعي المصدر وجود تعويض حراري في US-100 وعدم وجوده في HC-SR04.

تستخدم أمثلة Arduino في المصدر وضع النبضة ولا تعرض بروتوكول UART. تحقق من موضع الجمبر والتوصيل وحدود جهد المنطق للمتعّكم قبل الاستخدام. تتغير قراءات الموجات فوق الصوتية حسب شكل الهدف وسطحه وزاويته والبيئة؛ فلا تعتبر المدى أو الدقة المذكورين مضمونين لكل هدف.