Θέλουμε να κατασκευάσουμε ένα ανιχνευτή απόστασης χρησιμοποιώντας τον αισθητήρα υπερήχων (αισθητήρας απόστασης) HC-SR04 για τον υπολογισμό της απόστασης. Στη συγκεκριμένη εφαρμογή, όταν ο αισθητήρας εντοπίσει αντικείμενο σε απόσταση μικρότερη ή ίση των 10 εκατοστών θα ανάβει ένα κόκκινο LED, διαφορετικά θα ανάβει ένα πράσινο LED. Παράλληλα, θα στέλνει το αποτέλεσμα μέτρησης απόστασης (σε cm) στη σειριακή οθόνη του IDE του Arduino.

Ο αισθητήρας εκπέμπει υπερηχητικά κύματα συχνότητας 40ΚHz τα οποία ανακλώνται στα εμπόδια και επιστρέφουν σε αυτόν. Ο υπολογισμός της απόστασης γίνεται με βάση τον χρόνο που χρειάστηκε να ταξιδέψει το υπερηχητικό κύμα. Το module HC-SR04 έχει 4 pins (Ground και VCC για την τροφοδοσία του, Trig και Echo). Όταν στην ακίδα Trig στείλουμε ένα παλμό HIGH διάρκειας 10μs, τότε ο αισθητήρας εκπέμπει υπερηχητικό κύμα. Όταν το λάβει πίσω, τότε από την ακίδα Echo βγαίνει ένα παλμός διάρκειας τόσων μsec, όσος και ο χρόνος που ταξίδεψε και το κύμα (πήγαινε-έλα). Η μέτρηση της διάρκειας του παλμού που εξάγει η ακίδα Echo γίνεται με τη συνάρτηση PulseIn(echoPin, HIGH), η οποία επιστρέφει τον αριθμό των μsec που η ακίδα echoPin ήταν σε κατάσταση HIGH.

Για τον υπολογισμό της απόστασης θα πρέπει να λάβουμε υπόψη μας ότι η ταχύτητα του ήχου είναι u=340m/sec=0,034cm/μsec και ότι ο χρόνος (σε μsec) που μας δίνει η ακίδα Echo είναι ο συνολικός χρόνος που ταξίδεψε το κύμα. Επομένως η απόσταση s (σε cm) του εμποδίου από τον αισθητήρα προκύπτει από τον τύπο: s(cm)=t(μsec)*0,034(cm/μsec)/2.

Πραγματοποιήστε τη συνδεσμολογία του παρακάτω κυκλώματος και σχεδιάστε το αντίστοιχο ηλεκτρονικό σχέδιο.

Προγραμματίστε το Arduino με το παρακάτω πρόγραμμα και ελέγξτε τη λειτουργία του.