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Ejercicio 6
Ejercicio 6
Medición de distancia por ULTRASONIDO
En esta actividad se trabajará con un sensor de distancia que trabaja mediante pulsos de ultrasonido. Existen dos tipos de estos sensores en el mercado: un modelo genérico HC-SR04, que consta de 4 pines para conexiones eléctricas, y otro del fabricante PARALLAX. Dada su simplicidad, en este taller se utilizará el sensor genérico HC-SR04.
Cuando hablamos de ultrasonido, nos referimos a una serie de ondas longitudinales y mecánicas que están por sobre el nivel de audición humano. Están presentes, pero no las podemos oír. En distintos tipos de medición no invasivos, estas ondas son útiles principalmente para detectar objetos o medir distancias.
En este taller revisaremos dos tipos de sensor de ultrasonido para la medición de distancias: PING))), con buen alcance y precisión (3 cm a 3 m), y otro de menor costo (HC-SR04), pero que también puede ser aplicado a un amplio rango de sistemas que lo requieran.
Para la realización de este taller, es necesario disponer de algunos componentes electrónicos y seguir el proceso de construcción que se indica a continuación:
Componentes
• 1 protoboard
• 1 Arduino UNO
• 1 sensor ultrasónico PING))) o sensor ultrasónico HC-SR04
• 1 led rojo.
• 1 resistencias de 220 Ω
• Cables para conexiones
Opcionalmente, se pueden usar los modelos disponibles en Tinkercad:
• Sensor HC-SR04: https://www.tinkercad.com/things/3Pe19RRaAwL
• Sensor de PARALLAX: https://www.tinkercad.com/things/1K0K63AEIt4
Desarrollo:
En este proyecto se construirá un dispositivo para medir distancia mediante ultrasonido usando el sensor HC-SR04 o el sensor PING))). La principal diferencia entre estos sensores es que el primero cuenta con 4 pines y el segundo con solo 3 pines para conexiones eléctricas. Otra gran diferencia es el precio, siendo más económico el sensor HC-SR04.
Los 4 pines para conexiones eléctricas del sensor HC-SR04 son : Alimentación 5V (Vcc), TRIG (disparador del sonido), ECHO (entrada del sonido reflejado), Tierra (GND) (ver figura 1). Para avanzar en este taller, se debe construir el circuito de la figura.
Por su parte, el sensor ultrasónico PING))) se caracteriza por disponer de 3 pines para conexiones eléctricas. Dos de estos pines deben conectarse a 5V y GND, mientras que el tercer pin es el único digital (SIG), con el fin de activar una ráfaga ultrasónica y luego “escuchar” el pulso de retorno.
Por lo tanto, el sensor PING))) emite y recibe la señal ultrasónica por el mismo pin digital, a diferencia del sensor HC-SR04 que emite por un pin (TRIG) y recibe por otro pin distinto (ECO).
Ambos sensores trabajan mediante el envío de un pulso de sonido ultrasónico que viaja por el medio y se refleja en los objetos que se encuentran en su camino (ver figura 8.3). El sonido, por tanto, viaja desde el sensor y se refleja de regreso, enviando las señales respectivas al microcontrolador.
Puesto que el microcontrolador mide el tiempo de viaje del sonido en el aire, la medición de la distancia dependerá de la velocidad del sonido en el aire, la cual se se verá afectada por parámetros como la temperatura, entre otros factores del medio.
En general, el microcontrolador Arduino convierte en distancia el tiempo de viaje del sonido en el aire, a partir de la velocidad del sonido en dicho medio. Importante es recordar que la rapidez del sonido en el aire es de 340 m/s a 20°C, o bien, demora 29 microsegundos en recorrer un centímetro, aproximadamente.
El programa a continuación permite medir la distancia y observarla a través del monitor serial. Si se conecta un led al pin 13, el led se encenderá cuando la distancia sea menor de 50 cm. De lo contrario, permanecerá apagado.
Código Sensor ultrasónico PING))) (Basado en Tinkercad®)
Código sensor HC-SR04 para medir distancia
Código alternativo Sensor ultrasónico HC-SR04
Desafío
1. Modifique el programa para que el led parpadee 3 veces si la distancia es menor de 30 cm.
2. Modifique el programa para que el led parpadee 3 veces cuando la distancia sea menor de 50 cm y mayor que 30 cm.
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