MEDIÇÃO DE DISTÂNCIA ATRAVÉS DE SENSOR UTRASSÔNICO CONTROLADO POR ARDUINO

MEDIÇÃO DE DISTÂNCIA ATRAVÉS DE SENSOR UTRASSÔNICO CONTROLADO POR ARDUINO

R. R. Oliveira1

1- Faculdade de Tecnologia de São José dos Campos – FATEC Prof. Jessen Vidal

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RESUMO: Através da utilização de sensor ultrassônico e um microcontrolador é possível realizar a medição de distância com precisão na ordem de milímetros. Como material foi utilizado um sensor ultrassônico modelo HC-SR04 e um microcontrolador Atmega2560 modelo Arduino Mega 2560 R3, com as devidas configuração e programação foi possível realizar o disparo de sons ultrassônico e receber o retorno quando o mesmo incidia em um objeto, com o tempo monitorado e com a velocidade do som foi possível realizar o cálculo da distância entre o sensor e o objeto conflitante.

PALAVRAS-CHAVE: Arduino, sensor, ultrassônico, distância.

Abstract: Through the use of ultrasonic sensor and a microcontroller is possible to perform distance measurement with accuracy in the order of millimeters. As material was used an ultrasonic sensor model HC-SR04 and a microcontroller Atmega2560 model Arduino Mega 2560 R3. With the proper configuration and programming was possible to perform the ultrasonic sounds clock and receive its return back when it focused on an object. Monitoring the time and the speed of sound was possible to perform the calculation of the distance between the sensor and the conflicting object.

KEYWORDS: Arduino, sensor, ultrasonic, distance.

1. INTRODUÇÃO

Sensores ultrassônicos são feitos de material piezelétrico, que tem como característica a conversão de energia elétrica em energia mecânica ou de forma contrária energia mecânica em energia elétrica. [1]

Seu funcionamento é baseado na emissão e reflexão de ondas sonoras, que são disparadas até atingir um objeto que esteja dentro do seu alcance, gerando uma reflexão ou eco que é capturado e convertido para um sinal elétrico na mesma frequência do sinal aplicado, normalmente o condutor dessas ondas é o ar, porem outros meios como líquidos pode ser utilizado. A frequência dessa ondas sonoras são não audíveis acima de 20Khz, como exemplificado na Figura1.

Figura 1 – Funcionamento do sensor ultrassônico.

Com auxilio de um microcontrolador

que recebe esse sinal elétrico é possível calcular a distância entre o sensor e o objeto.

2. MATERIAL

Para fazer a medição de distância do objeto foi utilizado um sensor ultrassônico modelo HC-SR04 montado pela FREAKS Eletronics e como microcontrolador um Arduino Mega 2560 VR3 montado pela Sparkfun Eletronics.

As características principais do Arduino Mega 2560 VR3 são descrita pela Tabela 1. [2]

CARACTERSTICAS DO ARDUINO MEGA 2560 VR3

Microcontrolador ATmega2560

Tensão de operação 5V

Tensão de entrada (recomendada) 7-12V

Tensão de entrada (limites) 6-20V

Pinos de entrada e saída (I/O) digitais 54 (dos quais 14 podem ser saídas PWM)

Pinos de entradas analógicas 16

Corrente DC por pino I/O 40mA

Corrente DC para pino de 3,3V 50mA

Memória Flash 256KB (dos quais 8KB são usados para o bootloader)

SRAM 8KB

EEPROM 4KB

Velocidade de Clock 16MHz

Resolução 10 bits

Tabela 1. Características do Arduino Mega 2560 R3

As características principais do sensor ultrassônico HC-SR04 são descritas na Tabela 2. [3]

CARACTERISTICAS DO SENSOR HC-SR04

Tensão de operação 5V DC

Frequência de trabalho 40 Khz

Alcance máximo 4 m

Alcance mínimo 2 cm

Ângulo de ação 15º

Trigger do sinal 10 uS

Corrente de operação 40 mA

Tabela 2. Características do sensor ultassônico HC-SR04.

3. MÉTODO

O procedimento realizado foi executado em uma bancada de teste, utilizando o diagrama apresentado na Figura 2 e alimentado por uma porta USB padrão 5V.

Figura 2 – Diagrama de montagem.

Após a montagem, o próximo passo foi o desenvolvimento do software, para tal foi utilizado a interface Arduino IDE que é uma aplicação multiplataforma escrita em Java derivada dos projetos