ARD011 Ultrasonic SR04

يُعد موديول HC-SR04 الحساس المعياري والأكثر استخداماً لقياس المسافات بدون تلامس في مشاريع الأردوينو والروبوتات. يعمل المستشعر بمبدأ السونار (Echolocation) الشبيه بما تستخدمه الخفافيش والغواصات؛ حيث يرسل رشقة من الأمواج الصوتية عالية التردد، ثم يقيس بدقة متناهية الزمن الذي تستغرقه تلك الموجات للارتطام بجسم ما والارتداد إلى الحساس، ليحوّل هذا الزمن إلى مسافة خطية دقيقة دون أن يتأثر بلون الجسم أو درجة إضاءة الغرفة.

مبدأ العمل الرياضي والتشغيلي:

1. يُرسل المتحكم نبضة قدح رقمية عالية (HIGH) إلى طرف Trig لمدة زمنية لا تقل عن 10 ميكروثانية (10μs).

2. يقوم الموديول تلقائياً بإرسال 8 نبضات صوتية متتالية بتردد 40kHz ويجعل مخرج Echo في حالة HIGH.

3. عند ارتداد الأمواج واستقبالها عبر أسطوانة الاستقبال، يعود طرف Echo إلى حالة LOW.

4. يتم حساب المسافة بقسمة مدة نبضة الـ Echo على 2 (ذهاب وإياب) وضربها في سرعة الصوت (0.0343 cm/μs):

أبرز المزايا والمواصفات:

• نطاق قياس واسع ودقة ممتازة:

  • مدى القياس الفعال: من 2cm إلى 400cm (حتى 4 أمتار).

  • دقة القياس: تصل إلى 3mm.

  • زاوية الكشف الفعالة: مخروط كشف بزاوية 15 درجة.

• المنافذ والتوصيل (4-Pin Interface):

  • VCC: خط التغذية الموجب (+5V DC).

  • Trig (Trigger): مدخل إشارة إطلاق الموجات الصوتية من المتحكم.

  • Echo: مخرج إشارة صدى الارتداد إلى المتحكم (عرض النبضة يتناسب طردياً مع المسافة).

  • GND: الخط الأرضي.

• استهلاك طاقة منخفض: يعمل بجهد 5V DC ويستهلك تياراً تشغيلياً حوالي 15mA فقط (وأقل من 2mA في وضع الاستعداد).

• مناعة ضد التداخل اللوني والضوئي: على عكس حساسات الأشعة تحت الحمراء (IR Sensors)، لا يتأثر أداء الـ HC-SR04 بلون العائق (سواء كان أسود داكناً أو عاكساً) ولا بالإضاءة المحيطة القوية وأشعة الشمس المباشرة.

أبرز الاستخدامات:

• روبوتات تجنب العوائق الذكية (Obstacle Avoiding Robots) والسيارات ذاتية القيادة المصغرة.

• أنظمة قياس منسوب السوائل في الخزانات والمستودعات دون تلامس مباشر مع السائل.

• أنظمة المساعدة على ركن السيارات وتنبيه الاقتراب (Reverse Parking Sensors) مع جرس إنذار (Buzzer).

• بوابات وصناديق القمامة التلقائية التي تفتح بدون لمس عند اقتراب اليد.

• أجهزة قياس الطول الرقمية وتحديد أبعاد الغرف.