HC-SR04 Ultrasonische Sensor: Werking & Arduino Integratie

Ultrasone geluidsgolven hebben frequenties boven het menselijk gehoor (>20 kHz). De HC-SR04 detecteert objecten tot 13 ft (4 meter). In dit artikel: werking en Arduino-interfacing.

Frequentiebereiken vergeleken met ultrasound

Overzicht HC-SR04 Ultrasonische Afstandssensor

Hardware Overzicht

De HC-SR04 heeft twee ultrasonische transducers: zender (T) en ontvanger (R).

Zender (T) en Ontvanger (R)

De zender zet elektrische signalen om in 40 kHz ultrasone pulsen. De ontvanger wacht op teruggekaatste pulsen.

Specificaties

• Afmetingen: 45 x 20 x 15 mm
• Trigger invoer: 10 µs TTL-puls
• Meethoek: 15°
• Nauwkeurigheid: 3 mm
• Minimale bereik: 2 cm
• Maximale bereik: 400 cm (4 m)
• Werksfrequentie: 40 kHz
• Werksvoltage: DC 5V

HC-SR04 Pinout

Pinout van Ultrasonische Sensor HC-SR04

Werkprincipe van HC-SR04

De sensor zendt ~40 kHz ultrasound uit door de lucht. Bij een obstakel kaatst de golf terug.

Hoe een ultrasonische sensor werkt

Ultrasound Genereren

Zet trigPin 10 µs hoog → 8-cyclische ultrasone burst wordt gezonden (geluidssnelheid). EchoPin gaat hoog. EchoPin luistert naar reflectie.

Geen object? EchoPin gaat na 38 ms laag.

Object aanwezig? EchoPin gaat eerder laag (tijd = heen+terug).

Afstandsberekening

Afstand = (Snelheid × Tijd) / 2

• Tijd = duur dat echoPin hoog was (bijv. 2 ms)
• Snelheid = geluidssnelheid (340 m/s = 34 cm/ms)
• Deel door 2 voor heen-en-terug-tijd.

Voorbeeld: (34 cm/ms × 1,5 ms) / 2 = 25,5 cm

HC-SR04 Afmetingen

HC-SR04 Afmetingen

Afmetingen kunnen per fabrikant licht afwijken.

HC-SR04 Aansluiten op Arduino

Interfacing via I²C, Raspberry Pi of Arduino. We focussen op Arduino.

Benodigdheden

• Grove Ultrasonische afstandssensor
• Grove Base Shield
• Breadboard en jumper wires
• Arduino UNO board

Hardware Aansluiten

• Sensor op Grove Base Shield poort D7.
• Base Shield in Arduino.
• USB-kabel Arduino → computer.

Pin-verbindingen:

HC-SR04 Ultrasonische Sensor en Arduino Bedradingsschema

Software Configureren

• Download Ultrasonic Sensor Library van GitHub.
• Kopieer code in Arduino IDE en upload.

Code Uitleg

Definieer echoPin (pin 3) en trigPin (pin 2). Integer voor afstand, long voor duur (reistijd).

echoPin = INPUT, trigPin = OUTPUT. Start seriële communicatie voor Serial Monitor.

In loop: trigPin 2 µs LAAG, dan 10 µs HOOG voor ultrasound burst.

pulseIn() leest reistijd (parameters: pin, HIGH/LOW) en slaat op in duration.

echoPin gaat HOOG na versturen burst. Tijd start. Bij ontvangst reflectie gaat echoPin LAAG → timing stopt. pulseIn() retourneert microseconden.

Afstand = duration × 0,034 / 2

Print afstand op Serial Monitor.

Toepassingsbeperkingen HC-SR04

• Moetelijk detecteren van zachte, oneffen objecten (bijv. knuffels) – absorberen geluid.
• Laag gemonteerd → vloerreflectie in plaats van object. Te kleine objecten reflecteren onvoldoende.
• Gladde hoek van reflecterend oppervlak → geen reflectie naar sensor.
• Afstand > 13 ft (4 m) → geen reflectie.

Conclusie

HC-SR04 is populair, eenvoudig te interfacen, betaalbaar, laag-verbruik – ideaal voor batterij-apparaten. Toepassingen: afstandmeting 2 cm–400 cm, objectmapping, etc.

Meer weten? Neem contact op.