Tutoriel du télémètre à ultrasons avec Arduino et LCD : 5 étapes

2025 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2025-01-23 14:46

De nombreuses personnes ont créé des Instructables sur la façon d'utiliser l'Arduino Uno avec un capteur à ultrasons et, parfois, également avec un écran LCD. J'ai toujours trouvé, cependant, que ces autres instructables sautent souvent des étapes qui ne sont pas évidentes pour les débutants. En conséquence, j'ai tenté de créer un didacticiel qui inclut tous les détails possibles afin que d'autres débutants puissent, espérons-le, en tirer des leçons.

J'ai d'abord utilisé un Arduino UNO mais j'ai trouvé qu'il était un peu grand pour cet usage. J'ai ensuite examiné l'Arduino Nano. Cette petite planche offre presque tout ce que fait l'UNO, mais avec un encombrement beaucoup plus petit. Avec quelques manœuvres, je l'ai fait tenir sur la même maquette que l'écran LCD, le capteur à ultrasons et les différents fils, résistances et potentiomètre.

La construction résultante est complètement fonctionnelle et constitue un bon tremplin pour créer une configuration plus permanente. J'ai décidé de faire mon premier Instructable pour documenter ce processus et, espérons-le, aider les autres qui veulent faire la même chose. Dans la mesure du possible, j'ai indiqué d'où je tirais mes informations et j'ai également essayé de mettre autant de pièces justificatives que possible dans le croquis pour permettre à quiconque le lit de comprendre ce qui se passe.

Étape 1: Pièces dont vous aurez besoin

Il n'y a qu'une poignée de pièces dont vous avez besoin et, heureusement, elles sont très bon marché.

1 - Planche à pain pleine grandeur (830 broches)

1 - Arduino Nano (avec en-têtes de broches installés des deux côtés)

1 - Capteur à ultrasons HC-SRO4

1 - Écran LCD 16x2 (avec un seul en-tête installé). REMARQUE: vous n'avez pas besoin de la version I2C plus chère de ce module. Nous pouvons travailler directement avec l'unité "de base" 16 broches

1 - Potentiomètre 10 K

1 - Résistance de ballast à utiliser avec le rétroéclairage LED pour le 16x2 (normalement 100 Ohm- 220 Ohm, j'ai trouvé qu'une résistance de 48 Ohm fonctionnait mieux pour moi)

Résistance de limitation de charge 1 -1K Ohm - à utiliser avec le HC-SR04

Fils de planche à pain de différentes longueurs et couleurs.

OPTIONNEL - Alimentation de la planche à pain - Un module d'alimentation qui se connecte directement à la planche à pain vous permettant d'être plus portable au lieu de rester attaché à un PC, ou d'alimenter le système via l'Arduino Nano.

1 - PC/ordinateur portable pour programmer votre Arduino Nano - Remarque Vous aurez peut-être également besoin des pilotes CH340 pour permettre à votre PC Windows de se connecter correctement à l'Arduino Nano. Téléchargez les pilotes ICI

1 - Environnement de développement intégré (IDE) Arduino - Téléchargez l'IDE ICI

Étape 2: Installez l'IDE puis les pilotes CH340

Si vous n'avez pas déjà installé les pilotes IDE ou CH340, veuillez procéder à cette étape

1) Téléchargez l'IDE à partir d'ICI.

2) Des instructions détaillées sur la façon d'installer l'IDE peuvent être trouvées sur le site Web d'Arduino ICI

3) Téléchargez les pilotes série CH340 à partir d'ICI.

4) Des instructions détaillées sur la façon d'installer les pilotes peuvent être trouvées ICI.

Votre environnement logiciel est maintenant à jour

Étape 3: Placement des composants

Même une planche à pain pleine grandeur n'a qu'un espace limité, et ce projet le pousse à la limite.

1) Si vous utilisez une alimentation de maquette, fixez-la d'abord aux broches les plus à droite de votre maquette

2) Installez l'Arduino Nano, avec son port USB orienté vers la droite

3) Installez l'écran LCD en "haut" de la maquette (voir images)

4) Installez le HC-SR04 et le potentiomètre. Laissez de la place pour les fils et les résistances dont ils auront besoin.

5) Sur la base du diagramme de Fritzing, connectez tous les fils sur la planche à pain. Notez également l'emplacement des 2 résistances sur la carte. - J'ai ajouté un fichier Fritzing FZZ à télécharger, si cela vous intéresse.

6) Si vous n'utilisez PAS d'alimentation Breadboard, assurez-vous d'avoir des cavaliers partant de la terre et une ligne +V en "bas" de la carte allant aux lignes correspondantes en "haut" pour vous assurer que tout est mis à la terre et alimenté.

Pour cette configuration, j'ai essayé de garder les broches de l'écran LCD et les broches de l'Arduino dans l'ordre pour rendre les choses aussi simples que possible (D7-D4 sur l'écran LCD se connecte à D7-D4 sur le Nano). Cela m'a également permis d'utiliser un schéma très propre pour montrer le câblage.

Alors que de nombreux sites demandent une résistance de 220 ohms pour protéger le rétroéclairage LCD sur l'écran 2x20, j'ai trouvé cela trop élevé dans mon cas. J'ai essayé plusieurs valeurs progressivement plus petites jusqu'à ce que j'en trouve une qui me convenait. Dans ce cas, cela correspond à une résistance de 48 ohms (c'est ce qu'elle apparaît sur mon ohm-mètre). Vous devriez commencer avec un 220 Ohm et ne travailler vers le bas que si l'écran LCD n'est pas assez lumineux.

Le potentiomètre est utilisé pour régler le contraste sur l'écran LCD, vous devrez donc peut-être utiliser un petit tournevis pour tourner la prise intérieure dans la position qui vous convient le mieux.

Étape 4: L'esquisse Arduino

J'ai utilisé plusieurs sources comme source d'inspiration pour mon croquis, mais elles ont toutes nécessité d'importantes modifications. J'ai également essayé de commenter complètement le code afin qu'il soit clair pourquoi chaque étape est exécutée de la manière dont elle est. Je crois que les commentaires sont bien plus nombreux que les instructions de codage !!!

La partie la plus intéressante de ce croquis, pour moi, tourne autour du capteur à ultrasons. Le HC-SR04 est très bon marché (moins de 1 $ US ou canadien sur Ali Express). Il est également assez précis pour ce type de projet.

Il y a 2 "yeux" ronds sur le capteur mais ils ont chacun un but différent. L'un est l'émetteur du son, l'autre est le récepteur. Lorsque la broche TRIG est réglée sur HIGH, une impulsion est envoyée. La broche ECHO renverra une valeur en millisecondes qui est le délai total entre le moment où l'impulsion a été envoyée et le moment où elle a été reçue. Il existe des formules simples dans le script pour aider à convertir les millisecondes en centimètres ou en pouces. N'oubliez pas que le temps renvoyé doit être divisé par deux car l'impulsion va À l'objet puis RETOURNE, couvrant la distance deux fois.

Pour plus de détails sur le fonctionnement du capteur à ultrasons, je recommande fortement le didacticiel de Dejan Nedelkovski sur Howtomechatronics. Il a une excellente vidéo et des diagrammes expliquant le concept bien mieux que moi !

REMARQUE: La vitesse du son n'est pas constante. Il varie en fonction de la température et de la pression. Une extension très intéressante à ce projet ajouterait un capteur de température et de pression pour compenser la "dérive". J'ai donné plusieurs échantillons pour des températures alternatives comme point de départ, si vous voulez passer à l'étape suivante !

Une source Internet qui a passé beaucoup de temps à rechercher ces capteurs a trouvé ces valeurs. Je recommande la chaîne You Tube d'Andreas Spiess pour une variété de vidéos intéressantes. J'ai tiré ces valeurs de l'un d'eux.

// 340 M/sec est la vitesse du son à 15 deg C. (0.034 CM/Sec) // 331.5 M/sec est la vitesse du son à 0 deg C (0.0331.5 CM/Sec)

// 343 M/Sec est la vitesse du son à 20 deg C (0,0343 CM/Sec)

// 346 M/Sec est la vitesse du son à 25 deg C (0,0346 CM/Sec)

L'écran LCD est un peu un défi, uniquement parce qu'il nécessite autant de broches (6 !) Pour le contrôler. L'avantage est que cette version de base de l'écran LCD est également très bon marché. Je peux facilement le trouver sur Aliexpress pour moins de 2 $ canadiens.

Heureusement, une fois que vous l'avez branché, le contrôler est très simple. Vous l'effacez, puis définissez l'endroit où vous souhaitez sortir votre texte, puis exécutez une série de commandes LCD. PRINT pour afficher le texte et les chiffres à l'écran. J'ai trouvé un excellent tutoriel à ce sujet de Vasco Ferraz sur vascoferraz.com. J'ai modifié la disposition de ses broches pour la rendre plus claire pour un débutant (comme moi-même !).

Étape 5: Conclusion

Je ne prétends pas être un ingénieur électricien ou un codeur professionnel. (J'ai appris à programmer dans les années 1970 !). Pour cette raison, je trouve que l'ensemble de l'espace Arduino est extrêmement libérateur. Moi, avec seulement des connaissances de base, je peux commencer par des expériences significatives. Créer des choses qui fonctionnent réellement et montrent suffisamment d'utilité dans le monde réel pour que même ma femme dise « Cool ! ».

Comme nous le faisons tous, j'utilise les ressources disponibles sur Internet pour apprendre à faire les choses, puis je les relie entre elles pour, espérons-le, faire quelque chose d'utile. J'ai fait de mon mieux pour créditer ces sources dans cette ible et dans mon croquis.

En cours de route, je crois que je peux aider les autres, qui commencent également leur parcours d'apprentissage. J'espère que vous trouverez qu'il s'agit d'un Instructable utile et j'accueille tous les commentaires ou questions que vous pourriez avoir.