การวัดด้วยเสียง: คู่มือ HC-SR04

โปรเจกต์ Ultrasonic Sensor Interfacing เป็นทักษะพื้นฐานสำหรับนักสร้างทุกคน มันคือ "Hello World" ของการผสานรวมเซ็นเซอร์สำหรับหุ่นยนต์ ช่วยให้ไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณรับรู้ความลึกและหยุดก่อนที่จะชนกำแพง

ฟิสิกส์การระบุตำแหน่งด้วยเสียงสะท้อน

HC-SR04 เลียนแบบการระบุตำแหน่งด้วยเสียงสะท้อนของค้างคาว มันมีกระบอกสีเงินขนาดใหญ่สองอัน:

1. การทริกเกอร์: Arduino ส่งพัลส์ HIGH ขนาด 10 ไมโครวินาทีไปยังขา Trig ของเซ็นเซอร์ กระบอกด้านซ้าย (Speaker) จะปล่อยคลื่นเสียงอัลตราโซนิกความถี่ 40 kHz ออกมา (มนุษย์ไม่ได้ยิน)
2. การรอ: ขา Echo จะเปลี่ยนเป็น HIGH ทันที คลื่นเสียงเดินทางผ่านอากาศจนกระทั่งกระทบวัตถุแข็งและสะท้อนกลับมา
3. การรับ: กระบอกด้านขวา (Microphone) จะได้ยินเสียงสะท้อน ขา Echo จะเปลี่ยนเป็น LOW ทันที

คณิตศาสตร์ที่สำคัญ

Arduino ใช้ฟังก์ชัน pulseIn(echoPin, HIGH) เพื่อวัดว่าขา คงค่า HIGH เป็นเวลากี่ไมโครวินาทีอย่างแม่นยำ หากผลลัพธ์คือ 1160 ไมโครวินาที:

• เสียงเดินทางด้วยความเร็ว 340 เมตรต่อวินาที (หรือ 0.034 เซนติเมตรต่อไมโครวินาที)
• ระยะทาง = (เวลา * ความเร็ว) / 2 (เนื่องจากเสียงเดินทางไป และ กลับ)
• Distance = (1160 * 0.034) / 2 = 19.72 centimeters!

การเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์

• Arduino Uno/Nano.
• HC-SR04 Module.
• สาย Jumper 4 เส้น (VCC ไป 5V, GND ไป GND และขา Digital สองขา).

ด้วยการแสดงผลตัวเลขสุดท้ายนี้ไปยัง Serial Monitor คุณก็จะได้เครื่องวัดระยะแบบดิจิทัลที่ใช้งานได้ทันที