Ультразвуковой датчик HC-SR04: принцип работы, подключение к Arduino и код

Обзор HC-SR04

HC-SR04 — недорогой ультразвуковой дальномер (2 см – 4 м, точность 3 мм). Работает на 40 кГц, питание 5 В, ток ~15 мА. Угол измерения ~15°.

Характеристики

• Габариты: 45 × 20 × 15 мм
• Импульс триггера: 10 мкс TTL
• Диапазон: 2 см – 400 см
• Точность: ±3 мм
• Частота: 40 кГц
• Питание: 5 В DC

Распиновка

Принцип работы

1. На Trig подаётся импульс 10 мкс HIGH
2. Модуль излучает 8 циклов ультразвука 40 кГц
3. Echo переходит в HIGH
4. При отражении от препятствия Echo переходит в LOW
5. Длительность HIGH = время полёта туда-обратно

Формула: Расстояние (см) = (Время_мкс × 0,034) / 2 (скорость звука 340 м/с = 0,034 см/мкс)

Пример: Echo HIGH = 1500 мкс → (1500 × 0,034) / 2 = 25,5 см.

Если объекта нет — Echo сбросится через 38 мкс (макс. дальность).

Подключение к Arduino

Скетч (без библиотек)

const int trigPin = 2;
const int echoPin = 3;
long duration;
int distance;

void setup() {
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  distance = duration * 0.034 / 2;
  
  Serial.print("Distance: ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");
  delay(100);
}

Ограничения применения

• Мягкие/пористые поверхности (плюш, ткань) поглощают звук — ложные срабатывания
• Малогабаритные объекты — слабое отражение
• Наклонные поверхности — луч уходит вбок
• Монтаж низко над полом — отражение от пола
• Дальность >4 м — сигнал не возвращается

Заключение

HC-SR04 — дешёвый, простой, низкопотребляющий датчик для робототехники, автопарковки, уровнемерах, интерактивных инсталляциях. Идеален для батарейных устройств. Вопросы — пишите!