Alarm dźwiękowy z czujnikiem odległości HC-SR04 z NE555 bez Arduino

Na płytce stykowej montujemy prosty układ alarmowy, który wykorzystuje czujnik ultradźwiękowy HC-SR04 oraz timer 555, zgodnie z zamieszczonym schematem.

Na początku budujemy układ generatora częstotliwości na timerze 555. Pracuje on w trybie astabilnym, jako generator fali prostokątnej, samoczynnie przełączając się między stanem wysokim (napięcie zbliżone do napięcia zasilania) i niskim (napięcie około 0 V) na wyjściu (3). Kondensator 3.3 pF jest połączony z rezystorem 1 kΩ i potencjometrem 10 kΩ w konfiguracji umożliwiającej cykliczne ładowanie i rozładowywanie kondensatora. Podczas ładowania kondensatora napięcie na nim wzrasta w sposób wykładniczy. Gdy napięcie osiągnie 2/3 napięcia zasilania wyjście przełączane jest na stan niski. W tym momencie kondensator rozpoczyna proces rozładowywania przez rezystor. Gdy napięcie na kondensatorze spadnie poniżej 1/3 napięcia zasilania wyjście powraca do stanu wysokiego. Cykl powtarza się
w sposób ciągły, generując przebieg prostokątny.

Wyjście NE555 łączymy z pinem TRIG HC-SR04, na który trafia fala prostokątna. Sygnał ten zamieniany jest na osiem impulsów o częstotliwości 40 kHz i generowany przez sondę nadawczą (T). Jeżeli fala dźwiękowa napotka przeszkodę na swojej drodze, odbija się od niej
i wraca do odbiornika (R). Czujnik na wyjściu ECHO generuje impuls o szerokości proporcjonalnej do zmierzonej odległości (na zdjęciach poniżej pokazano zmierzone szerokości fal za pomocą oscyloskopu dla dwóch położeń przeszkody). Impuls ten trafia do brzęczyka piezoelektrycznego, który w zależności od częstotliwości fali wytwarza dźwięk o różnych tonach – im bliżej obiekt się znajduje, tym wyższy ton dźwięku. Do brzęczyka podłączamy równolegle kondensator elektrolityczny 220μF, który wygładza impulsy i poprawia jakość sygnału. Zmieniając wartość na potencjometrze, można regulować zakresem czułości czujnika odległości.

Taki czujnik odległości ma wiele zastosowań, na przykład czujnik cofania w pojazdach, czujniki w robotach, urządzenia dla osób niewidomych m. in. detektor poziomu cieczy.