HC-SR04 Ultraschallsensor – Anleitung und Pinout

HC-SR04 Ultraschallsensor

Der HC-SR04 Ultraschallsensor (umgangssprachlich auch Abstands- oder Entfernungsmesser genannt) wird in vielen interessanten Arduino Projekten zur Abstandsmessung eingesetzt. Aus diesem Grund wird der Sensor und dessen Funktionsweise im aktuellen Beitrag näher vorgestellt und die technisches Details ausführlich erläutert.

HC-SR04 Ultraschallsensor

Das Ultraschallmodul HC-SR04 eignet sich zur Abstandsmessung im Bereich zwischen 2cm bis zu ca. 3m. Es besitzt eine Auflösung von 3mm und benötigt eine Versorgungsspannung von 5V bei einer Stromaufnahme von unter 2mA.

Technische Daten

Betriebsspannung5V (+/- 10%)
Strombedarfca. 2mA
max. messbare Entfernungca. 3m
min. messbare Entfernungca. 2 cm
Genauigkeitca. 3mm
Signal LevelTTL-Pegel
Maximalen Messungen pro Sekunde50

Funktionsweise

Der Sensor sendet, ähnlich wie Fledermäuse oder Delfine, ein klickendes (nicht hörbares) Geräusch im Ultraschall-Bereich aus um anschließend die Verzögerung des Echos zu messen. Je größer die Distanz zum nächsten Objekt, desto später kommt das Echo-Signal zurück.

Bei der Messung sollte darauf geachtet werden, dass sich keine anderen Gegenstände im Sendekegel von 15° befinden.

Des weiteren spielt auch die Umgebungstemperatur bei der Messung eine wichtige Rolle, da die Ausbreitungsgeschwindigkeit abhängig von der Luft-Temperatur ist. Bei einer 20° Temperaturdifferent kann ein Messfehler von bis zu 3,4% entstehen. Dies sollte bei Projekten im Outdoor-Bereich beachtet werden.

Weitere technische Details und Erklärungen können in diesem Dokument von KT-Elektronic nachgelesen werden.

Nach Triggerung mit einer fallenden Flanke am Trigger-Anschluss misst das Modul selbstständig die Entfernung und wandelt diese in ein Rechteck-Signal welches am Echo-Ausgang zur Verfügung steht. Ein Messintervall hat eine Dauer von 20ms. Es können also 50 Messungen pro Sekunde durchgeführt werden

HC-SR04 Pinout

HC-SR04 Ultraschallsensor Pinout
1 VCCSpannungsversorgung, 5V
2 TrigTriggert das Ultraschall-Signal
3 EchoAusgang Messergebnis, TTL-Pegel
4 GNDMasse (Ground) Anschluss

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  • Ultraschallmodul-Entfernungsmesswandlersensor.
  • Der HC-SR04 besteht aus Ultraschallsender, -empfänger und -steuerkreis. Nach dem Auslösen sendet es eine Reihe von 40-kHz-Ultraschallimpulsen aus und empfängt Echo von einem Objekt.
  • Stromversorgung: DC 5V. Ruhestrom: weniger als 2mA. Effektiver Winkel: weniger als 15 °. Abstand: 2 cm - 500 cm.

Aufbau und Arduino Sketch

Versuchsaufbau

Arduino HC-SR04 Schaltplan
Arduino UNOHC-SR04
5VVCC
GNDGND
GPIO 9Trig
GPIO 10Echo

Arduino Sketch

// Entfernungsmessung mit Hilfe des HC-SR04 Ultraschallsensors
// https://iotspace.dev/hc-sr04-ultraschallsensor-anleitung-und-pinout
 
int trigPin = 9;     // Trigger
int echoPin = 10;    // Echo
long duration, distance;
 
void setup() {
  Serial.begin (9600);
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
}
 
void loop() {
  // Sensor initialisieren
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  pinMode(echoPin, INPUT);

  // Berechnung
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  distance = (duration/2) / 29.1;

  //Ausgabe
  Serial.print(distance);
  Serial.print(" cm");
  Serial.println("");
  
  delay(500);
}

Schlusswort

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