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• joaquin cutipa ormeño

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Diseño Electrónico II

Docente: Ing. Roger Guachalla Narváez [email protected]

Practica 03: Sensor de nivel ultrasónico I. Objetivos  

Entender el funcionamiento del sensor ultrasónico HC-SR04 Realizar un sistema de monitoreo de nivel de líquido usando el sensor HC-SR04 conectado a una tarjeta de desarrollo Arduino

II. Sensor ultrasónico HC-SR04 II.A Introducción    

El sensor HC-SR04 es un sensor de distancia de bajo costo que utiliza ultrasonido para determinar la distancia de un objeto en un rango de 2 a 450 cm. Destaca por su pequeño tamaño, bajo consumo energético, buena precisión y excelente precio. Es el más utilizado dentro de los sensores de tipo ultrasonido, principalmente por la cantidad de información y proyectos disponibles en la web. De igual forma es el más empleado en proyectos de robótica como robots laberinto o sumo, y en proyectos de automatización como sistemas de medición de nivel o distancia.

II.B Especificaciones técnicas

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Pines de conexión o VCC (+5V DC) o TRIG (Disparo del ultrasonido) o ECHO (Recepción del ultrasonido) o GND (0V) Voltaje de Operación: 5V DC Corriente de reposo: < 2mA Corriente de trabajo: 15mA Rango de medición: 2cm a 450cm Precisión: +- 3mm Ángulo de apertura: 15° Frecuencia de ultrasonido: 40KHz Duración mínima del pulso de disparo TRIG (nivel TTL): 10 μS Duración del pulso ECO de salida (nivel TTL): 100-25000 μS Dimensiones: 45mm x 20mm x 15mm Tiempo mínimo de espera entre una medida y el inicio de otra 20ms (recomendable 50ms)

II.C Funcionamiento del sensor El sensor HC-SR04 posee dos transductores: un emisor y un receptor piezoeléctricos, además de la electrónica necesaria para su operación. Su funcionamiento es el siguiente:

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después de recibir la señal en el pin TRIG, el emisor piezoeléctrico emite 8 pulsos de ultrasonido(40KHz) las ondas de sonido viajan en el aire y rebotan al encontrar un objeto el sonido de rebote es detectado por el receptor piezoeléctrico el pin ECHO cambia a Alto (5V) por un tiempo igual al que demoró la onda desde que fue emitida hasta que fue detectada el tiempo del pulso ECO es medido por el microcontrolador y así se puede calcular la distancia al objeto.

Su funcionamiento no se ve afectado por la luz solar o material de color negro (aunque los materiales blandos acústicamente como tela o lana pueden llegar a ser difíciles de detectar). Para calcular la distancia entre el sensor ultrasónico y el objeto se parte de la siguiente formula:

Donde:  Velocidad es la velocidad del sonido 340m/S, sin embargo, se usan las unidades en cm/μS  tiempo (t) es el tiempo que demora en llegar el ultrasonido al objeto y regresar al sensor  distancia recorrida (d) es dos veces la distancia hacia el objeto Reemplazando en la formula se tiene:

II.D Función pulseIn() en Arduino Descripción Lee un pulso (ALTO o BAJO) en un pin. Por ejemplo, si el valor es ALTO, pulseIn() espera que el pin pase a ALTO, inicia el cronometraje, luego espera a que el pin pase a BAJO y detiene el cronometraje. Devuelve la duración del pulso en microsegundos (funciona en pulsos de 10 μS a 3 minutos de duración) o 0 si no se recibió pulso completo dentro del tiempo de espera. Sintaxis pulseIn (pin, valor) pulseIn (pin, valor, tiempo de espera) donde: pin: el número del pin en el que desea leer el pulso valor: tipo de pulso para leer: ALTO o BAJO

III. Arduino y sensor ultrasónico HC-SR04 III.A Diagrama esquemático

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Trigger del sensor al pin 2 de Arduino Echo del sensor al pin 3 de Arduino

III.B Sketch Arduino

IV. Procedimiento de Laboratorio 1ra Firma: Implementar y probar el funcionamiento del programa en el punto III. 2da Firma:  Realizar un sistema de monitoreo de nivel de líquido, colocando el sensor en la parte superior de un contenedor de agua graduado en 8 valores.  El sistema debe mostrar los 8 valores de nivel de agua a través del Monitor Serial y deben coincidir con los valores graduados en el recipiente.

V. Informe de laboratorio   

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Carátula estándar con la firma del docente que avalen la realización de la práctica Para la segunda firma incluir el Sketch Arduino utilizado Trabajo de investigación grupal: Hardware HC-SR04  Diagrama en bloques – Explicación de cada bloque funcional  Diagrama esquemático – Explicación de cada circuito integrado incluido en el módulo Diagrama esquemático se puede imprimir - Resumen, escrito a mano de un mínimo de 4 hojas. Conclusiones