Ent­fer­nun­gen auf dem LCD anzeigen

Ein Ultra­schall­sen­sor misst die Ent­fer­nung zu einem Objekt und zeigt die Ent­fer­nung auf einem LCD an.

So sieht es aus:

Schlie­ße das LCD an:

➨LCD

Nor­ma­ler­wei­se wäre eine kom­ple­xe Ver­ka­be­lung zum Betrieb eines LCDs nötig. Der ➨I2C-Bus regelt über einen eige­nen Mikro­pro­zes­sor die Kom­mu­ni­ka­ti­on der Daten­lei­tun­gen unter­ein­an­der. Es wer­den des­halb nur vier Anschlüs­se benötigt.

Die Hel­lig­keit kann mit einem Poten­tio­me­ter auf der Rück­sei­te des LCDs ein­ge­stellt werden.

Der Ultra­schall­sen­sor arbei­tet nach einem ein­fa­chen Prinzip:

„Der Ultra­schall­sen­sor strahlt zyklisch einen kur­zen, hoch­fre­quen­ten Schall­im­puls aus. Die­ser pflanzt sich mit Schall­ge­schwin­dig­keit in der Luft fort.
Trifft er auf ein Objekt, wird er dort reflek­tiert und gelangt als Echo zurück zum Ultra­schall­sen­sor. Aus der Zeit­span­ne zwi­schen dem Aus­sen­den des Schall­im­pul­ses und dem Emp­fang des Echo­si­gnals berech­net der Ultra­schall­sen­sor intern die Ent­fer­nung zum Objekt.“

Quel­le: 🔗 https://​www​.micro​so​nic​.de/​d​e​/​s​e​r​v​i​c​e​/​u​l​t​r​a​s​c​h​a​l​l​s​e​n​s​o​r​e​n​/​p​r​i​n​z​i​p​.​htm (exter­ner Link abge­ru­fen am 25.4.22)

Der Sen­der schickt das Signal und es wird vom Echo emp­fan­gen.
Die Geschwin­dig­keit des Schalls in der Luft beträgt 343,2 m/s.
Der Ardui­no bestimmt die Zeit in Mil­li­se­kun­den (1 Sekun­de = 1000 Mil­li­se­kun­den), des­halb muss der Wert in cm pro Mil­li­se­kun­de berech­net werden:

Sen­der und Emp­fän­ger müs­sen nach vorn zei­gen, damit das Signal unge­hin­dert gesen­det und emp­fan­gen wer­den kann. Die Lei­tungs­dräh­te wer­den auf der Rück­sei­te eingesteckt.

Benö­tig­te Bauteile:

• Ultra­schall­sen­sor HC-SR04
• LCD-Display I2C 1602
• Lei­tungs­dräh­te

Baue die Schal­tung auf.
(Fah­re mit der Maus über das Bild, um die Bezeich­nun­gen der Bau­tei­le zu sehen)

Das Bei­spiel­pro­gramm zeigt die Ent­fer­nung im Seri­el­len Plot­ter an.

Den Seri­el­len Plot­ter fin­dest du unter Werk­zeu­ge → Seri­el­ler Plotter ...

... oder als Sym­bol in der Statusleiste.

// Pins für Senden/Empfangen definieren
# define SENDEN 7
# define ECHO 6

// Variable für Zeit und Entfernung initialisieren 
long Zeit;
long Entfernung;

void setup() 
{ 
  Serial.begin(9600); 

  // auf serielle Verbindung warten
  while (!Serial) {;}

  pinMode(SENDEN, OUTPUT); 
  pinMode(ECHO, INPUT); 
} 

void loop() 
{  
  // Sender kurz ausschalten um Störungen des Signals zu vermeiden   
  digitalWrite(SENDEN, LOW);
  delay(10); 

  // Signal für 10 Mikrosekunden senden 
  digitalWrite(SENDEN, HIGH); 
  delayMicroseconds(10);

  // Sender ausschalten
  digitalWrite(SENDEN, LOW); 

  // pulseIn → Zeit messen, bis das Signal zurückkommt 
  Zeit = pulseIn(ECHO, HIGH);

  /*
    Entfernung in cm berechnen   
    Zeit/2 → nur eine Strecke soll berechnet werden      
    Umrechnung in cm  
  */ 
  Entfernung = (Zeit / 2) * 0.03432;   

  // 400 cm ist die maximal messbare Entfernung 
  if (Entfernung < 400) 
  {  
    // Ausgabe auf dem Seriellen Monitor 
    Serial.print ("Entfernung: ");     
    Serial.print(Entfernung); 
    Serial.println(" cm"); 
    delay(1000);  
  }
}

Benö­tig­te Bibliothek:

Für die Ver­wen­dung des LCDs benö­tigst du eine Bibliothek:

Ergän­ze das Pro­gramm für die Aus­ga­be auf dem LCD:

Im Kopf des Pro­gramms wird das LCD definiert:

# include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 20, 4);

// Pins für Senden/Empfangen definieren
# define SENDEN 7
# define ECHO 6

// Variable für Zeit und Entfernung initialisieren 
long Zeit;
long Entfernung;

Im setup-Teil wird das LCD gestartet ...

void setup() 
{ 
  pinMode(SENDEN, OUTPUT); 
  pinMode(ECHO, INPUT); 

  // LCD starten
  lcd.init();
  lcd.backlight();
}

... und der loop-Teil wird durch die Aus­ga­be auf dem LCD ergänzt.

void loop() 
{  
  // Sender kurz ausschalten um Störungen des Signals zu vermeiden   
  digitalWrite(SENDEN, LOW);
  delay(10); 

  // Signal für 10 Mikrosekunden senden 
  digitalWrite(SENDEN, HIGH); 
  delayMicroseconds(10);

  // Sender ausschalten
  digitalWrite(SENDEN, LOW); 

  // pulseIn → Zeit messen, bis das Signal zurückkommt 
  Zeit = pulseIn(ECHO, HIGH);

  /*
    Entfernung in cm berechnen   
    Zeit/2 → nur eine Strecke soll berechnet werden      
    Umrechnung in cm  
  */ 
  Entfernung = (Zeit / 2) * 0.03432;   

  // 400 cm ist die maximal messbare Entfernung 
  if (Entfernung < 400) 
  {  
    // Ausgabe auf dem LCD  
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Entfernung messen");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("--------------------");
    lcd.setCursor(0, 2);
    lcd.print("Entfernung: ");
    lcd.print(Entfernung);
    lcd.print(" cm    ");
    delay(1000);
  }
}

Für den Ent­fer­nungs­mes­ser ist auch eine Biblio­thek verfügbar:

# include <NewPing.h>  
# define SENDEN 7
# define ECHO 6
# define MAX_ENTFERNUNG 200  

NewPing sonar(SENDEN, ECHO, MAX_ENTFERNUNG);  

void setup()  
{ 
  Serial.begin(9600);

  // auf serielle Verbindung warten
  while (!Serial) {;}
}

void loop()   
{  
  delay(50);  
  Serial.print("Entfernung: "); 
  Serial.print(sonar.ping_cm());  
  Serial.println("cm"); 
  delay(1000);
}

Abge­wan­del­tes Bei­spiel aus:  🔗 https://​play​ground​.ardui​no​.cc/​C​o​d​e​/​N​e​w​P​ing (exter­ner Link abge­ru­fen am 28.9.22)

Ver­wand­te Aufgaben:

• Ampel mit Ultra­schall­sen­sor schalten
• Ein­park­hil­fe
• Melo­dien spielen

Letzte Aktualisierung: 1. Dez 2022 @ 11:34