ماژول اولتراسونیک HC-SR05
ماژول HC-SR05 یک سنسور اولتراسونیک مشابه به HC-SR04 است که برای اندازه‌گیری فاصله و شناسایی موانع به کار می‌رود. این ماژول از همان اصول و روش‌های مشابه استفاده می‌کند، اما دارای ویژگی‌های خاصی است که آن را نسبت به مدل قبلی متمایز می‌کند. در اینجا توضیحات کامل‌تری در مورد ویژگی‌ها، اتصالات، کدها و کاربردهای این سنسور آورده شده است.
1. ساختار و عملکرد ماژول HC-SR05 :
ماژول HC-SR05 دقیقاً همانند HC-SR04 از دو قسمت اصلی تشکیل شده است:
- فرستنده (Transmitter) : که امواج اولتراسونیک را ارسال می‌کند.
- گیرنده (Receiver) : که امواج بازتابیده‌شده را دریافت می‌کند.
وقتی سنسور فعال می‌شود، ابتدا یک سیگنال اولتراسونیک به سمت جسم مورد نظر فرستاده می‌شود. زمانی که این امواج به جسم برخورد کرده و باز می‌گردند، سنسور مدت زمانی که سیگنال برای رفت و برگشت نیاز دارد را اندازه‌گیری می‌کند و از این مدت زمان برای محاسبه فاصله استفاده می‌کند.
2. ویژگی‌ها و مشخصات فنی HC-SR05 :
- محدوده اندازه‌گیری :
- فاصله قابل اندازه‌گیری: از 2 سانتی‌متر تا 400 سانتی‌متر.
- دقت اندازه‌گیری: حدود ±3 میلی‌متر.
- ولتاژ تغذیه :
- ولتاژ کاری : 5 ولت DC (که برای اتصال به میکروکنترلرهایی مانند آردوینو مناسب است).
- جریان مصرفی :
- مصرف جریان: 15 تا 20 میلی‌آمپر در حالت ارسال سیگنال.
- فرکانس ارسال و دریافت :
- فرکانس سیگنال : 40 کیلوهرتز، که معمولاً برای کاربردهای سنجش فاصله و اندازه‌گیری مسافت مناسب است.
- زاویه اندازه‌گیری :
- زاویه دید: حدود 15 درجه که ممکن است در برخی شرایط محدودیت‌هایی در اندازه‌گیری دقیق ایجاد کند.
- اتصالات پین‌ها :
1. VCC : پین تغذیه که باید به ولتاژ 5 ولت متصل شود.
2. GND : پین زمین که باید به GND میکروکنترلر متصل شود.
3. Trig : پین ورودی که برای ارسال سیگنال اولتراسونیک استفاده می‌شود. برای شروع ارسال سیگنال باید این پین به مدت 10 میکروثانیه فعال شود.
4. Echo : پین خروجی که زمان بازگشت سیگنال اولتراسونیک را از جسم بازتابیده‌شده دریافت می‌کند. مدت زمان HIGH شدن این پین معادل زمان رفت‌وآمد سیگنال است.
---
3. اتصالات سخت‌افزاری (نحوه اتصال به آردوینو) :
برای استفاده از ماژول HC-SR05، باید پین‌ها را به درستی به آردوینو متصل کنید:
- VCC را به 5V آردوینو متصل کنید.
- GND را به زمین آردوینو متصل کنید.
- Trig را به یکی از پین‌های دیجیتال آردوینو (مثل پین 9) متصل کنید.
- Echo را به یکی دیگر از پین‌های دیجیتال آردوینو (مثل پین 10) متصل کنید.
این اتصالات به شما این امکان را می‌دهند که سنسور را به راحتی به آردوینو متصل کرده و فاصله را اندازه‌گیری کنید.
---
4. کد نمونه برای آردوینو :
در اینجا یک کد نمونه برای استفاده از ماژول HC-SR05 آمده است که فاصله را اندازه‌گیری کرده و آن را در مانیتور سریال نمایش می‌دهد.
```cpp
define TRIG_PIN 9 // پین تحریک (Trig)
define ECHO_PIN 10 // پین بازگشتی (Echo)
long duration;
int distance;
void setup() {
Serial.begin(9600); // شروع ارتباط سریال
pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT); // تنظیم پین Trig به عنوان خروجی
pinMode(ECHO_PIN, INPUT); // تنظیم پین Echo به عنوان ورودی
}
void loop() {
digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
delayMicroseconds(2); // زمان کوتاه برای ایجاد پالس
digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
delayMicroseconds(10); // ارسال پالس 10 میکروثانیه
digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH); // اندازه‌گیری زمان رفت‌وآمد سیگنال
distance = duration 0.034 / 2; // محاسبه فاصله بر اساس زمان رفت‌وآمد
Serial.print("Distance: ");
Serial.print(distance); // نمایش فاصله
Serial.println(" cm");
delay(500); // تأخیر کوتاه بین اندازه‌گیری‌ها
}
```
شرح کد:
- در این کد، ابتدا پین‌های Trig و Echo تعریف می‌شوند.
- در هر دور از حلقه، پین Trig به مدت 10 میکروثانیه فعال می‌شود تا سیگنال اولتراسونیک ارسال شود.
- پس از ارسال سیگنال، پین Echo برای اندازه‌گیری زمان رفت‌وآمد سیگنال فعال می‌شود.
- این زمان به فاصله تبدیل می‌شود و سپس در مانیتور سریال نمایش داده می‌شود.
---
5. کاربردهای ماژول HC-SR05 :
- رباتیک :
- استفاده در ربات‌ها برای تشخیص موانع و جلوگیری از برخورد. این سنسور در پروژه‌های ربات‌های خودران، خودروهای بدون راننده و ربات‌های مسیر یاب کاربرد دارد.
- سیستم‌های اتوماسیون خانگی :
- در سیستم‌های هوشمند برای اندازه‌گیری فاصله و تشخیص اشیاء استفاده می‌شود. به عنوان مثال، در سیستم‌های پارکینگ خودکار یا سیستم‌های هوشمند روشنایی.
- سیستم‌های امنیتی :
- در سیستم‌های هشدار دهنده که نیاز به تشخیص حرکت یا فاصله دارند، مانند سیستم‌های ضد سرقت یا سیستم‌های تشخیص نزدیک شدن افراد به مناطق خاص.
- شبیه‌سازی‌های محیطی و ایستگاه‌های هواشناسی :
- در ایستگاه‌های اندازه‌گیری و شبیه‌سازی‌های محیطی برای اندازه‌گیری سطح آب، مواد شیمیایی یا سایر عناصر.
---
7. مزایا و معایب HC-SR05 :
مزایا :
- دقت بالا در فواصل کوتاه.
- سادگی استفاده : این سنسور به راحتی به میکروکنترلرها مانند آردوینو متصل می‌شود.
- هزینه پایین نسبت به سنسورهای مشابه.
- پشتیبانی از محدوده اندازه‌گیری وسیع‌تر نسبت به بعضی از سنسورهای مشابه.
معایب :
- حساسیت به محیط : برای محیط‌هایی که امواج صوتی در آن‌ها بازتاب نمی‌یابند یا جذب می‌شوند، این سنسور ممکن است دقت لازم را نداشته باشد.
- محدودیت در اندازه‌گیری فواصل بسیار زیاد : با اینکه فاصله اندازه‌گیری می‌تواند تا 400 سانتی‌متر باشد، در فواصل بسیار زیاد، دقت کمتری خواهد داشت.
نتیجه‌گیری:
ماژول HC-SR05 یک سنسور اولتراسونیک بسیار مفید است که با استفاده از امواج صوتی برای اندازه‌گیری فاصله طراحی شده است. این ماژول می‌تواند در بسیاری از پروژه‌های الکترونیکی و رباتیکی مورد استفاده قرار گیرد و به دلیل سادگی در استفاده و هزینه پایین، یکی از ابزارهای محبوب در میان سازندگان و مهندسان است.
