Cảm biến siêu âm MKE-S01 Ultrasonic Distance Sensor

MKL-US01 ultra sonic distance sensor

Giới thiệu

Cảm biến siêu âm MKL-US01 ultra sonic distance sensor sử dụng sóng siêu âm để đo khoảng cách đến vật cản từ 3-200cm, cảm biến sử dụng IC xử lý, thạch anh chất lượng tốt cho độ bền, độ ổn định và độ chính xác cao, thích hợp để làm các loại robot tránh vật cản, chống trộm, đo khoảng cách,... Cảm biến siêu âm MKL-US01 ultra sonic distance sensor được thiết kế để có thể sử dụng trực tiếp an toàn với các board mạch giao tiếp ở mức điện áp 3.3/5VDC: Arduino, Raspberry Pi, Jetson Nano, Micro:bit,....

Cảnh báo: Xin nạp (upload) chương trình trước khi kết nối mạch vào Arduino/Vietduino để chắc chắn rằng các chân giao tiếp đã được cấu hình đúng!

Nguyên lý hoạt động

Cảm biến siêu âm đo khoảng cách đến vật cản bằng cách phát sóng siêu âm từ mắt phát T (Transmitter) đến vật cản, sóng siêu âm khi đó sẽ bị phản xạ lại và truyền tới mắt thu R (Receiver), ghi nhận khoảng thời gian t quá trình này xảy ra bằng mạch xử lý kết hợp với vận tốc xác định của sóng siêu âm ta có thể tính được khoảng cách tương đối chính xác đến vật cản theo công thức: Khoảng cách đến vật cản L = (khoảng thời gian t * vận tốc sóng siêu âm) / 2

File:Cảm biến siêu âm MKL-US01 ultra sonic distance sensor.png

Minh họa sóng siêu âm từ phát phát T (Transmitter) đến vật cản bị phản xạ lại và truyền tới mắt thu R (Receiver).

Để tăng độ chính xác và giảm nhiễu, sóng siêu âm sẽ được mắt phát T (Transmitter) phát ra theo tần số chuyên biệt để không bị nhiễu với các loại sóng khác của môi trường, phương pháp đo khoảng cách bằng cảm biến siêu âm tương đối chính xác và ổn định, tuy nhiên vẫn có một nhược điểm của phương pháp này là phụ thuộc vào hình dạng của vật thể phản xạ, vật thể có bề mặt không phẳng sẽ làm ảnh hưởng đến độ phản xạ của sóng siêu âm dẫn đến kết quả đo kém chính xác.

Thông số kỹ thuật

• Điện áp hoạt động: 5VDC
• Chuẩn giao tiếp: Digital
• Điện áp giao tiếp: TTL 3.3/5VDC
• Dòng điện hoạt động: 65mA
• Tần số hoạt động: 40Khz
• Khoảng cách đo được: 3-200cm
• Góc quét: 15°
• Tín hiệu ngõ vào Trigger: 10μs TTL pulse
• Thiết kế tối ưu để có thể sử dụng trực tiếp với các board mạch giao tiếp ở cả hai mức điện áp 3.3VDC hoặc 5VDC như: Arduino, Raspberry Pi, Jetson Nano, Micro:bit,....
• Bổ sung thêm các thiết kế ổn định, chống nhiễu.
• Chuẩn kết nối: Conector XH2.54 4Pins
• Tương thích tốt nhất khi sử dụng với mạch MakerEDU Shield.

Kích thước

MKL-US01 ultra sonic distance sensor dimension

Các chân tín hiệu

MKL-US01 ultra sonic distance sensor back

MKL-US01	Ghi chú
GND	Chân cấp nguồn âm 0VDC
5V	Chân cấp nguồn dương 5VDC
TRIG	Chân tín hiệu ngõ vào Trigger (Input: 3.3~5VDC)
ECHO	Chân tín hiệu ngõ ra Echo (Output: 3.3VDC)

Hướng dẫn sử dụng với Arduino

Các phần cứng sử dụng:

• Cảm biến siêu âm MKL-US01 ultra sonic distance sensor.
• Mạch Vietduino Uno (Arduino Uno Compatible)
• Mạch MakerEDU Shield
• Cáp Micro USB để cấp nguồn cho hệ thống.

Lưu ý: Nếu không có Vietduino Uno bạn vẫn có thể sử dụng Vietduino Mega 2560, Arduino Uno hoặc Arduino Mega 2560 hoặc các mạch phần cứng có cấu trúc các chân GPIO tương tự. MakerEDU Shield tương thích tốt nhất khi sử dụng với các mạch Vietduino vì Vietduino có khả năng cung cấp nguồn vượt trội lên đến 5VDC/1.5A và 3.3VDC/700mA giúp kết nối và sử dụng được nhiều loại bo mạch Module, Cảm Biến cùng lúc.

Các bước tiến hành:

1. Cài đặt bộ thư viện MakerLabVN Library trên phần mềm Arduino IDE theo hướng dẫn tại đây (có thể bỏ qua bước này nếu đã thực hiện).
2. Kết nối Vietduino Uno với máy tính bằng cáp Micro USB, cài đặt Driver theo hướng dẫn tại đây (có thể bỏ qua bước này nếu đã thực hiện).
3. Tiến hành cấu hình Vietduino Uno với phần mềm Arduino IDE tại: Tools>Board>MakerLabVN AVR Boards>Vietduino Uno.
4. Mở chương trình mẫu "MKL-US01_Ultrasonic_Sensor_Serial" trong bộ thư viện: File>Examples>MakerLabVN Library>Sensors>MKL-US01_Ultrasonic_Sensor trên phần mềm Arduino IDE và nạp chương trình vào Vietduino Uno.
5. Ngắt kết nối giữa Vietduino Uno và máy tính (tháo cáp Micro USB) để chuẩn bị kết nối với các phần cứng còn lại.
6. Kết nối MakerEDU Shield với Vietduino Uno.
7. Kết nối Cảm biến siêu âm MKL-US01 ultra sonic distance sensor với MakerEDU Shied qua cổng (D12,13).
8. Kết nối Vietduino Uno với máy tính bằng cáp Micro USB để cấp nguồn trở lại cho hệ thống.
9. Nhấn nút Reset trên Vietduino Uno hoặc MakerEDU Shield để thấy hệ thống bắt đầu hoạt động.

Lưu ý: Nếu không có sẵn MakerEDU Shield, bạn có thể kết nối trực tiếp cảm biến với Arduino/Vietduino như bảng dưới đây.

Arduino/Vietduino	Cảm biến siêu âm MKL-US01 Ultrasonic Distance Sensor
GND	GND
5V	5V
D13	TRIG
D12	ECHO