Ultraschallsensor HC-SR04 - Versionsgeschichte

Ulrich.schneider@hshl.de: /* Weiterführende Artikel */

2024-12-18T11:17:22Z

Weiterführende Artikel

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	== Weiterführende Artikel ==		== Weiterführende Artikel ==
	*[[Ultraschall_Abstandssensor_HC-SR04]]		*[[Ultraschall_Abstandssensor_HC-SR04]]



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Ulrich.schneider@hshl.de: /* Videos */

2024-12-18T11:16:59Z

Videos

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			== Weiterführende Artikel ==
			*[[Ultraschall_Abstandssensor_HC-SR04]]

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Ulrich Schneider: /* Technische Übersicht */

2023-11-02T10:06:52Z

Technische Übersicht

← Nächstältere Version		Version vom 2. November 2023, 10:06 Uhr
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	! style="font-weight: bold;" \| Daten		! style="font-weight: bold;" \| Daten
	\|-		\|-
	\| Spannungsversorgung<br/> \|\| VCC 5 V / ~~+-10~~%<br/>		\| Spannungsversorgung<br/> \|\| VCC 5 V / ±10%<br/>
	\|-		\|-
	\| Stromaufnahme<br/> \|\| < 2 mA<br/>		\| Stromaufnahme<br/> \|\| < 2 mA<br/>
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	\|-		\|-
	\|}		\|}

	== Pinbelegung ==		== Pinbelegung ==
	[[Datei:Pinout-hc-sr04.jpg\|thumb\|rechts\|500px\|Abb. 2: Pinbelegung des HC-SC04 Abstandssensor]]		[[Datei:Pinout-hc-sr04.jpg\|thumb\|rechts\|500px\|Abb. 2: Pinbelegung des HC-SC04 Abstandssensor]]

Ulrich Schneider: /* Einleitung */

2023-11-02T10:06:25Z

Einleitung

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	== Einleitung ==		== Einleitung ==
	Der HC-SR04 ist ein Ultraschall-Sensormodul, welches mit Hilfe eines Ultraschallimpulses, berrührungslos den Abstand zu einem Objekt messen kann. Das Ultraschallmodul hat einen Arbeitbereich von 2 cm bis zu 3 m. Es besitzt eine ~~auflösung~~ von 3 mm.		Der HC-SR04 ist ein Ultraschall-Sensormodul, welches mit Hilfe eines Ultraschallimpulses, berrührungslos den Abstand zu einem Objekt messen kann. Das Ultraschallmodul hat einen Arbeitbereich von 2 cm bis zu 3 m. Es besitzt eine Auflösung von 3 mm.

	== Technische Übersicht ==		== Technische Übersicht ==

Ulrich Schneider am 2. November 2023 um 10:05 Uhr

2023-11-02T10:05:51Z

← Nächstältere Version		Version vom 2. November 2023, 10:05 Uhr
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	== Bewertung der Sensordaten ==		== Bewertung der Sensordaten ==
	[[Datei:LaufzeitMessung.png\|thumb\|rechts\|300px\|Diagramm der Laufzeit über der Messdistanz]]		[[Datei:LaufzeitMessung.png\|thumb\|rechts\|300px\|Abb. 5: Diagramm der Laufzeit über der Messdistanz]]
	Mit dem Hardwareaufbau wurden nun wie im YouTube Video zu sehen, Tests durchgeführt. Es wurde der Abstand zu einem Objekt mit einer Breite von 28 cm und einer Höhe von 20 cm gemessen. Es wurden für jede Messreihe 1000 Laufzeitmessungen durchgeführt, welche in eine Exceltabelle überführt wurden. Nach jeder Messreihe wurde der Abstand sukzessive um 10 cm erhöht und die Messreihe erneut gestartet. <br>		Mit dem Hardwareaufbau wurden nun wie im YouTube Video zu sehen, Tests durchgeführt. Es wurde der Abstand zu einem Objekt mit einer Breite von 28 cm und einer Höhe von 20 cm gemessen. Es wurden für jede Messreihe 1000 Laufzeitmessungen durchgeführt, welche in eine Exceltabelle überführt wurden. Nach jeder Messreihe wurde der Abstand sukzessive um 10 cm erhöht und die Messreihe erneut gestartet. <br>
	Aus diesen Messwerten ließ sich ein Mittelwert der Laufzeiten bilden. Die Laufzeiten, wie in der Grafik zusehen, steigen linear mit dem Abstand an. Was den Erwartungen entspricht. Des Weiteren kann aus der großen Anzahl der Messungen, unter der Annahme dass die Messwerte gaußförmig verteilt sind eine Standardabweichnung berechnet werden. Darüber lassen sich Aussagen über die Genauigkeit einer einzelnen Messung treffen. Die Standardabweichung bei 20 cm Messdistanz betrug etwa 0,2 cm, hingegen bei 220 cm schon 1,4 cm. Das bedeutet bei steigendem Abstand kommt es zu größeren Fehlern bei der Messung der Laufzeit. Mögliche Ursachen für diese Fehler können sein, Reflektion der Schallwellen von Wänden, Temperaturschwankungen, Bewegeung der Umgebungsluft etc.<br>		Aus diesen Messwerten ließ sich ein Mittelwert der Laufzeiten bilden. Die Laufzeiten, wie in der Grafik zusehen, steigen linear mit dem Abstand an. Was den Erwartungen entspricht. Des Weiteren kann aus der großen Anzahl der Messungen, unter der Annahme dass die Messwerte gaußförmig verteilt sind eine Standardabweichnung berechnet werden. Darüber lassen sich Aussagen über die Genauigkeit einer einzelnen Messung treffen. Die Standardabweichung bei 20 cm Messdistanz betrug etwa 0,2 cm, hingegen bei 220 cm schon 1,4 cm. Das bedeutet bei steigendem Abstand kommt es zu größeren Fehlern bei der Messung der Laufzeit. Mögliche Ursachen für diese Fehler können sein, Reflektion der Schallwellen von Wänden, Temperaturschwankungen, Bewegeung der Umgebungsluft etc.<br>

Ulrich Schneider am 2. November 2023 um 10:05 Uhr

2023-11-02T10:05:28Z

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	== Prinziperklärung ==		== Prinziperklärung ==
	[[Datei:Messablauf.png\|thumb\|rechts\|500px\|Abb. 2: Messablauf des HC-SC04 Abstandssensor]]		[[Datei:Messablauf.png\|thumb\|rechts\|500px\|Abb. 3: Messablauf des HC-SC04 Abstandssensor]]
	Das Messprinzip des Ultraschallsensormoduls ist ein Laufzeitverfahren. Der Ultraschallsensor strahlt zyklisch einen kurzen, hochfrequenten Schallimpuls aus. Diese Schallwellen pflanzen sich mit Schallgeschwindigkeit in der Luft fort. Wenn nun die Schallwelle auf ein Objekt, im Messfeld des Sensors trifft, wird diese reflektiert. Die wieder beim Sensor eintreffende Schallwelle wird detektiert und die Zeit zwischen dem Aussenden und dem Wiedereintreffen gemessen. Aus der Zeit und der Schallgeschwindigkeit in einem bestimmten Medium (Luft) kann die Distanz zum detektierten Objekt errechnet werden. <br/>		Das Messprinzip des Ultraschallsensormoduls ist ein Laufzeitverfahren. Der Ultraschallsensor strahlt zyklisch einen kurzen, hochfrequenten Schallimpuls aus. Diese Schallwellen pflanzen sich mit Schallgeschwindigkeit in der Luft fort. Wenn nun die Schallwelle auf ein Objekt, im Messfeld des Sensors trifft, wird diese reflektiert. Die wieder beim Sensor eintreffende Schallwelle wird detektiert und die Zeit zwischen dem Aussenden und dem Wiedereintreffen gemessen. Aus der Zeit und der Schallgeschwindigkeit in einem bestimmten Medium (Luft) kann die Distanz zum detektierten Objekt errechnet werden. <br/>
	<math>Strecke = v_{Luft} \cdot \dfrac {t_{mess}}{2}</math><br/>		<math>Strecke = v_{Luft} \cdot \dfrac {t_{mess}}{2}</math><br/>
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	== Verwendete Software==		== Verwendete Software==
	[[Datei:HC-SR04Fritzing.png\|thumb\|rechts\|300px\|Anschluss des HC-SC04 Abstandssensor]]		[[Datei:HC-SR04Fritzing.png\|thumb\|rechts\|300px\|Abb. 4: Anschluss des HC-SC04 Abstandssensor]]
	Die für diese Sensoranalyse wurde folgende Software verwendet:		Die für diese Sensoranalyse wurde folgende Software verwendet:

	* Arduino IDE		* Arduino IDE

	* Excel 365		* Excel 365

Ulrich Schneider: /* Pinbelegung */

2023-11-02T10:04:35Z

Pinbelegung

← Nächstältere Version		Version vom 2. November 2023, 10:04 Uhr
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	\|}		\|}
	== Pinbelegung ==		== Pinbelegung ==
	[[Datei:Pinout-hc-sr04.jpg\|thumb\|rechts\|500px\|Pinbelegung des HC-SC04 Abstandssensor]]		[[Datei:Pinout-hc-sr04.jpg\|thumb\|rechts\|500px\|Abb. 2: Pinbelegung des HC-SC04 Abstandssensor]]
	{\| class="wikitable"		{\| class="wikitable"
	! style="font-weight: bold;" \| Pin		! style="font-weight: bold;" \| Pin

Ulrich Schneider am 2. November 2023 um 10:04 Uhr

2023-11-02T10:04:11Z

← Nächstältere Version		Version vom 2. November 2023, 10:04 Uhr
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	== Prinziperklärung ==		== Prinziperklärung ==
	[[Datei:Messablauf.png\|thumb\|rechts\|500px\|Messablauf des HC-SC04 Abstandssensor]]		[[Datei:Messablauf.png\|thumb\|rechts\|500px\|Abb. 2: Messablauf des HC-SC04 Abstandssensor]]
	Das Messprinzip des Ultraschallsensormoduls ist ein Laufzeitverfahren. Der Ultraschallsensor strahlt zyklisch einen kurzen, hochfrequenten Schallimpuls aus. Diese Schallwellen pflanzen sich mit Schallgeschwindigkeit in der Luft fort. Wenn nun die Schallwelle auf ein Objekt, im Messfeld des Sensors trifft, wird diese reflektiert. Die wieder beim Sensor eintreffende Schallwelle wird detektiert und die Zeit zwischen dem Aussenden und dem Wiedereintreffen gemessen. Aus der Zeit und der Schallgeschwindigkeit in einem bestimmten Medium (Luft) kann die Distanz zum detektierten Objekt errechnet werden. <br/>		Das Messprinzip des Ultraschallsensormoduls ist ein Laufzeitverfahren. Der Ultraschallsensor strahlt zyklisch einen kurzen, hochfrequenten Schallimpuls aus. Diese Schallwellen pflanzen sich mit Schallgeschwindigkeit in der Luft fort. Wenn nun die Schallwelle auf ein Objekt, im Messfeld des Sensors trifft, wird diese reflektiert. Die wieder beim Sensor eintreffende Schallwelle wird detektiert und die Zeit zwischen dem Aussenden und dem Wiedereintreffen gemessen. Aus der Zeit und der Schallgeschwindigkeit in einem bestimmten Medium (Luft) kann die Distanz zum detektierten Objekt errechnet werden. <br/>
	<math>Strecke = v_{Luft} \cdot \dfrac {t_{mess}}{2}</math><br/>		<math>Strecke = v_{Luft} \cdot \dfrac {t_{mess}}{2}</math><br/>

Ulrich Schneider am 26. Juni 2023 um 09:20 Uhr

2023-06-26T09:20:07Z

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	[[Kategorie:Arduino]]		[[Kategorie:Arduino]]
			[[Kategorie:Sensoren]]
	[[Datei:Ultrasonic-Sensor-1.jpg\|thumb\|rigth\|300px\|Abb. 1: Ultraschallsensor HC-SR04]]		[[Datei:Ultrasonic-Sensor-1.jpg\|thumb\|rigth\|300px\|Abb. 1: Ultraschallsensor HC-SR04]]
	'''Autoren:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider\| Prof. Dr.-Ing. Schneider]], [[Tim Leonard Bexten\|Tim Leonard Bexten]]		'''Autoren:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider\| Prof. Dr.-Ing. Schneider]], [[Tim Leonard Bexten\|Tim Leonard Bexten]]

Ulrich Schneider: /* Weiterführende Links */

2022-11-27T14:57:15Z

Weiterführende Links

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Zeile 104:		Zeile 104:
	* {{#ev:youtube\|https://youtu.be/J5JUtGzJbeg\| 600 \| \| Video 2: Tim Bexten - HSHL Mechatronik - Sensortechnik HC-SR04 Ultraschallsensor\|frame}}		* {{#ev:youtube\|https://youtu.be/J5JUtGzJbeg\| 600 \| \| Video 2: Tim Bexten - HSHL Mechatronik - Sensortechnik HC-SR04 Ultraschallsensor\|frame}}

	~~== Weiterführende Links ==~~


	*[https://www.mikrocontroller.net/attachment/218122/HC-SR04_ultraschallmodul_beschreibung_3.pdf Modulbeschreibung]

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