Calibrado de un módulo de ultrasonidos HC

El Medidor de distancias HC-SR04.

Fundamentos:

El módulo HC-SR04 emite un pulso modulado de ultrasonidos que en condiciones normales se mueve a 343 m/s. El pulso al chocar con un objeto rebota y una parte  lo hacen hacia el módulo, si medimos el tiempo que transcurre entre la emisión del pulso y su retorno podremos calcular con facilidad la distancia a la que se encuentra el objeto. Para esto nos valdremos de un firmware específico que nos informará del tiempo transcurrido entre la emisión de un pulso cuadrado de ultrasonidos y su recepción. Con esta medida de tiempo podremos obtener la distancia con un calculo computable, que se podrá leer en el “Monitor serial”  del arduino IDE. El programa puede ser descargado de github

distancia = 340 * (tiempo / 2)

Montaje.

El módulo tiene un total de cuatro pines:
VCC  conectar al pin de 5V de la placa.
Trig  conectar al pin A0  de la placa.
Echo conectar al pin A1 de la placa.
GND conectar a un pin de GND de la placa.

Se carga el firmware en el arduino y se abre el monitor serie. Hay que asegurarse que los baudios son 9600 o no se entenderá el monitor con el arduino.

Si se comparan las medidas das por el firmware con la distancia medida con una regla se verá discrepancias. Esto es por que el módulo no está calibrado, así que precisará de un estudio para la calibración, tan sencillo como comparar las distancias reales con las dadas por el módulo y hacer con ellas una regresión lineal. Lo que se pretende con esta regresión lineal es corregir el valor de la medida del modulo por otro que sea más próximo a la realidad. Este primer estudio no considera cambios en la temperie. La velocidad del sonido es función de la temperatura, la humedad y la presión local del aire..

Para esto sitúe una regla o cinta métrica con el cero bajo la vertical del modulo.  Así podrá situar un objeto a una distancia conocida. Tome al menos veinte medidas distintas y anote en una hoja de calculo cada medida real frente a la dada por el programa. Si pinta los pares de puntos en un sistema cartesiano verá que la relación entre la medida de distancia patrón (tomada con la regla) y la medida dada por el firmware es una función lineal de la siguiente forma:

medida del sonar = medida de la regla * pendiente + ordenada

El valor de la pendiente de la recta y de la ordenada se obtiene al hacer la regresión lineal entre los pares de datos. Este proceso se explica en el siguiente vídeo.

Tras obtener los valores solo hay que modificar el firmware. Se toma el valor que nos daba inicialmente y se modifica  así:

valor corregido = ( valor inicial – ordenada ) / pendiente.

Con esto ya se tiene una buena medida de la distancia.

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