Ультразвуковой датчик HC-SR04

В этом руководстве мы научимся использовать ультразвуковой датчик HC-SR04 с ESP32. Ультразвуковые датчики измеряют расстояние, испуская ультразвуковые волны и вычисляя время, за которое они возвращаются после отражения от объекта.

Такие датчики часто встречаются в системах помощи при парковке: когда вы сдаёте назад, датчик измеряет расстояние до предметов и предупреждает, когда вы подъезжаете слишком близко.

Мы создадим простой проект, который постепенно увеличивает яркость светодиода с помощью ШИМ, когда ультразвуковой датчик обнаруживает объект на расстоянии меньше 30 см. Это значение можно изменить под свои задачи.

Предварительные требования

Перед началом познакомьтесь с этими темами:

• ШИМ

🛠 Аппаратные требования

Чтобы выполнить этот проект, вам понадобятся:

• Ультразвуковой датчик HC-SR04 (или HC-SR04+)
• Макетная плата
• Провода-перемычки
• Внешний светодиод (можно использовать и встроенный светодиод, тогда подключите GPIO 2)

Характеристики HC-SR04

Ультразвуковой датчик HC-SR04 может измерять расстояния от 2 до 400 см с точностью до 3 мм. Для работы ему нужно питание 5 В.

• Даташит

Допустимое напряжение ESP32

В следующей главе мы подробно разберём, как работает датчик, а пока базовая идея такая: датчик отправляет сигнал и ждёт, когда тот вернётся. При питании 5 В вывод Echo датчика выдаёт сигнал 5 В обратно подключённому устройству. Но тут есть проблема: выводы GPIO ESP32 выдерживают не более 3,6 В. Всё, что выше, может повредить микроконтроллер.

Как решить проблему? Есть несколько вариантов:

• Самый простой — взять HC-SR04+, улучшенную версию, которая работает и с 3,3 В, и с 5 В. Тогда модуль можно питать от 3,3 В.
• Другой вариант — использовать делитель напряжения (всего пара резисторов) между выводом Echo и ESP32, чтобы понизить напряжение до 3,3 В.
• Последний вариант — питать HC-SR04 от 3,3 В. Это может работать, но не гарантирует надёжности. Избегайте этого варианта, если это не крайняя мера и вы готовы к возможным побочным эффектам.