آموزش سنسور فراصوت HC-SR04: اندازه‌گیری فاصله با آردوینو

یکی از رایج‌ترین سؤال‌هایی که یک ربات باید جواب بدهد این است: «تا نزدیک‌ترین مانع چقدر فاصله دارم؟» سنسور فراصوت HC-SR04 ارزان‌ترین و محبوب‌ترین راه برای جواب‌دادن به این سؤال در پروژه‌های آردوینو است.

سنسور HC-SR04 چطور کار می‌کند؟
این سنسور یک موج فراصوت (غیرقابل‌شنیدن برای انسان) می‌فرستد، زمان برگشت موج بعد از برخورد با مانع را اندازه می‌گیرد، و از روی سرعت صوت، فاصله را محاسبه می‌کند — دقیقاً همان اصلی که رادار و سونار هم از آن استفاده می‌کنند.

قدم اول: اتصال سنسور
HC-SR04 چهار پایه دارد: VCC (به ۵ ولت آردوینو)، GND (به زمین)، Trig (پایه‌ی ارسال موج، به یک پین دیجیتال مثلاً پین ۹)، و Echo (پایه‌ی دریافت بازتاب، به پین دیجیتال دیگر مثلاً پین ۱۰).

قدم دوم: فرستادن سیگنال Trig
برای شروع یک اندازه‌گیری، باید پین Trig را برای ۱۰ میکروثانیه HIGH کنید — این کار سنسور را فعال می‌کند تا موج فراصوت بفرستد.

قدم سوم: خواندن پین Echo
بعد از ارسال موج، با دستور pulseIn() مدت‌زمانی که پین Echo در حالت HIGH می‌ماند (یعنی زمان رفت‌وبرگشت موج) را می‌خوانید — این عدد، بر حسب میکروثانیه است.

قدم چهارم: تبدیل زمان به فاصله
با فرمول فیزیک ساده (فاصله = سرعت × زمان، با در نظر گرفتن این‌که موج مسیر رفت‌وبرگشت را طی کرده)، زمان خوانده‌شده را به سانتی‌متر تبدیل می‌کنید — تقریباً فاصله (سانتی‌متر) برابر است با زمان (میکروثانیه) تقسیم‌بر ۵۸.

قدم پنجم: نمایش نتیجه
با Serial.println() می‌توانید فاصله‌ی محاسبه‌شده را در Serial Monitor نرم‌افزار Arduino IDE ببینید — راهی عالی برای تست و دیباگ کردن سنسور قبل از استفاده‌ی آن در یک پروژه‌ی کامل.

قدم ششم: استفاده‌ی عملی
حالا که فاصله را دارید، می‌توانید منطق تصمیم‌گیری اضافه کنید — مثلاً «اگر فاصله کمتر از ۱۰ سانتی‌متر بود، موتورها را متوقف کن» — دقیقاً مکانیزم اصلی پرهیز از برخورد (Obstacle Avoidance) در ربات‌های خودکار.

جمع‌بندی
ترکیب سنسور فاصله با موتور (مثل سروویی که در آموزش قبلی یاد گرفتیم)، دقیقاً همان دو قطعه‌ای است که برای ساخت اولین ربات خودکار واقعی نیاز دارید.