아두이노로 거리(초음파 센서)를 측정하기

 

 

초음파 센서는 약 20kHz이상의 높음 주파수의 음파가 물체에 부딪힌 다음 반사파가 되어 돌아오는 시간을 측정하여 물체까지의 거리를 계산합니다.

 

▶초음파센서 원리

 

 

초음파 센서에는 4개의 핀이 있는데 왼쪽부터 VCC, Trig, Echo, GND가 있습니다. Trig는 VCC에 신호가 들어오면 초음파을 발신합니다. 발신된 초음파가 장애물이나 벽에 부딪혀 다시 돌아오게 됩니다. 이 신호를 Echo가 받아들입니다. Trig를 통해 초음파는 340m/s의 속도로 발신됩니다.

 

 

triger 핀에 10us 정도의 High 신호를 주면 초음파센서는 40khz 펄스를 자동적으로 8번을 발생시킵니다. 펄스를 발생시킨 직후에 echo 핀은 high 되고 반사된 초음파가 감지 되었을때 echo 핀이 low 가 됩니다. 이 echo 핀이 high 였다가 low 가 되는데 걸리는 시간을 측정하여서 그 시간을 초음파의 속도/2(즉 58)로 나누면 거리가 나옵니다.

 

[부품목록]

▶ 아두이노 보드: 1개

▶ 브레드보드: 1개

▶ 점프선

▶ 초음파 거리 측정 센서: 1개 (HC-SR04)

    (http://www.icbanq.com/P008113531)

▶ CLCD: 1개

 

▶아두이노

 

초음파 센서로 들어온 신호 값을 단위 변환 공식을 적용하여 cm단위로 LCD에 표시하는 예제입니다. 초음파를 거리로 변환하는 방법은 거리 = 속력 X 시간 공식을 사용합니다.

 

 

▶아두이노 예제

 

#include <LiquidCrystal.h>
 
float duration;
float distance;
 
//LCD 객체
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
 
void setup( ) 
{
 
  //LCD의 열수와 행수를 설정
  lcd.begin(16, 2);
  //trig 출력으로 설정
  pinMode(8, INPUT);
  //echo 입력으로 설정
  pinMode(9, OUTPUT);
  lcd.print("DISTANCE");
 
}
 
void loop( ) 
{
 
  //trig 5V 출력한다
  digitalWrite(9, HIGH);
  delay(10);
  //trig 0V 출력한다
  digitalWrite(9, LOW);
 
  //pulseIn함수의 단위는 ms(마이크로 세컨드)
  duration = pulseIn(8, HIGH);
  distance = ((34000*duration)/1000000)/2;
  lcd.Cursor(0,1);
  lcd.print(distance );
  delay(100);
 
}

 

▶코드 해석

 

pulsIn함수는 pulsIn(핀번호, 핀상태)의 형태로 이루어져 있으며 핀 상태가 바뀌면 그때까지 경과한 시간을 ms(마이크로 세컨드)단위로 반환시켜줍니다.

초음파 센서에서는 echo핀이 HIGH였다고 초음파를 받으면서 LOW로 바뀌기 때문에 pulsIn함수를 이용해서 초음파가 날아온 시간을 측정할 수 있습니다.

위 코드를 해석한 후 요약하면 아래와 같이 진행됩니다.

trig(HIGH) - 초음파 발사 - trig(LOW) - 발사중지 - 물체에 맞고 돌아온 초음파를 echo(HIGH)핀으로 받음 - echo(LOW) - 거리계산 - 반복

distance = ((34000*duration)/1000000)/2;

거리를 cm단위로 측정하기 위해서 소리의 속도(340m/s)와 초음파가 돌아온 시간(마이크로세컨드)를 계산한 식 입니다. 그리고 초음파가 발사되서 돌아오는 시간에 나누기 2를 해주어서 편도 거리를 계산합니다.