Système de détection d’obstacles basé sur HC-SR04 et Arduino UNO

Arduino UNO 19-02-24

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Plan du tutoriel

Introduction

1- Principe du système de détection d’obstacles basé sur HC-SR04 et Arduino UNO

2- Les composants nécessaires du système

3- Schéma de câblage du système de détection d'obstacles contrôlé par Arduino

4- Programmation de la carte Arduino UNO

Introduction

Un système de détection d'obstacles est une technologie conçue pour identifier et localiser des objets ou des obstacles dans un environnement donné. Ces systèmes sont couramment utilisés dans divers domaines tels que l'automobile, la robotique, la surveillance, les drones, etc. Voici quelques éléments clés liés aux systèmes de détection d'obstacles :

1- Capteurs :

Capteurs ultrasoniques : Mesurent la distance en utilisant des ondes sonores.

Capteurs infrarouges : Détectent la chaleur émise par les objets.

Caméras : Captent des images vidéo pour l'analyse d'images.

Lidar (Light Detection and Ranging) : Utilise des lasers pour mesurer la distance et créer une carte 3D de l'environnement.

Radar : Utilise des ondes radio pour détecter la présence et la distance des objets.

2- Traitement des données :

Les données des capteurs sont traitées pour extraire des informations pertinentes sur la position, la taille et la nature des obstacles.

Des algorithmes de traitement du signal, de vision par ordinateur et d'apprentissage automatique peuvent être utilisés pour améliorer la précision de la détection.

3- Algorithme de détection :

Les algorithmes de détection d'obstacles peuvent varier en fonction du type de capteurs utilisés et des exigences spécifiques du système.

Les approches peuvent inclure des seuils de détection, des modèles prédictifs, des réseaux de neurones, etc.

4- Système d'alerte :

Une fois un obstacle détecté, le système peut déclencher des alertes visuelles, sonores ou haptiques pour avertir l'utilisateur ou activer des systèmes d'évitement automatique.

5- Applications :

Les systèmes de détection d'obstacles sont largement utilisés dans les voitures autonomes pour éviter les collisions.

Ils sont également présents dans les robots industriels pour assurer un mouvement sécurisé.

Les drones utilisent ces systèmes pour éviter les collisions avec des objets fixes ou mobiles.

6- Limitations :

Les conditions météorologiques, l'éclairage et d'autres facteurs environnementaux peuvent influencer les performances des capteurs.

Certains obstacles peuvent ne pas être détectés en raison de leur taille, de leur matériau ou d'autres caractéristiques spécifiques.

En résumé, les systèmes de détection d'obstacles jouent un rôle crucial dans la sécurité et la navigation des véhicules autonomes, des robots et d'autres dispositifs autonomes, en contribuant à prévenir les accidents et à assurer un déplacement sûr dans divers environnements.

Principe du système de détection d’obstacles basé sur HC-SR04 et Arduino UNO

Le système de détection d'obstacles basé sur le capteur ultrasonique HC-SR04 et la carte Arduino UNO repose sur le principe de l'écholocation. Le capteur HC-SR04 utilise des ondes ultrasonores pour mesurer la distance entre le capteur et un objet. Voici le principe de fonctionnement en quelques étapes :

1- Émission d'ultrasons : Le capteur HC-SR04 émet une impulsion ultrasonique en envoyant un signal à la broche de déclenchement (Trig).

2- Réflexion sur l'objet : Les ondes ultrasoniques se propagent jusqu'à ce qu'elles rencontrent un objet solide, où elles sont réfléchies.

3- Réception de l'écho : L'écho de l'onde réfléchie est détecté par le capteur sur la broche d'écho (Echo).

4- Calcul de la distance : La distance entre le capteur et l'objet est calculée en utilisant la durée entre l'émission du signal et la réception de l'écho.

5- Prise de décision : En fonction de la distance mesurée, le programme Arduino prend des décisions. Si la distance est inférieure à une valeur seuil prédéfinie, cela indique la présence d'un obstacle.

6- Activation de la LED et du buzzer : Si un obstacle est détecté, la LED peut être allumée pour signaler visuellement la présence de l'obstacle, et le buzzer peut émettre un son d'avertissement.

Les composants nécessaires du système

Arduino UNO :

Arduino Uno

La carte Arduino UNO est l'une des cartes de développement les plus populaires et largement utilisées dans le domaine de l'électronique et de la programmation. Elle est basée sur un microcontrôleur ATmega328P et offre un ensemble de broches d'entrée/sortie numériques et analogiques ainsi que diverses fonctionnalités pour créer des projets électroniques interactifs.

La carte Arduino servira de cerveau pour contrôler et interagir avec les différents composants.

Capteur HC-SR04 :

HC-SR04

Le capteur ultrason HC-SR04 est un dispositif électronique utilisé pour mesurer la distance entre le capteur et un objet en utilisant des ondes ultrasonores.

Buzzer

Un buzzer est un composant électronique qui produit un son lorsqu'il est alimenté en courant électrique. Il est souvent utilisé pour émettre des signaux sonores dans divers dispositifs électroniques.

L'intégration d'un buzzer dans un système de détection d'obstacles permet d'ajouter un avertissement sonore lorsqu'un obstacle est détecté.

LED

L'utilisation d'une LED dans un système de détection d'obstacles peut fournir un indicateur visuel lorsque le capteur détecte la proximité d'un objet.

Résistance

Lorsque vous utilisez une LED dans un circuit, il est généralement nécessaire d'ajouter une résistance en série avec la LED pour limiter le courant qui la traverse. Cela protège la LED et évite qu'elle ne soit endommagée en raison d'un courant excessif.

Fils de connexion :

Fils de connexion

Pour établir les connexions physiques entre la carte Arduino UNO et le capteur HC-SR04 Assurez-vous d'avoir des fils de bonne qualité pour des connexions stables.

Plaque d'essai (Breadboard) :

plaque d'essai

On utilise le plaque d'essai pour faciliter le câblage des différents composants.

Schéma de câblage du système de détection d'obstacles contrôlé par Arduino

1- Connexion du capteur HC-SR04 à la carte Arduino UNO

Connecter la broche VCC du capteur HC-SR04 à la broche 3.3V de la carte Arduino UNO.

Connecter la broche GND du capteur HC-SR04 à la broche GND de la carte Arduino UNO.

Connecter la broche Trig du capteur HC-SR04 à la broche numérique N°2 de la carte Arduino UNO.

Connecter la broche Echo du capteur HC-SR04 à la broche numérique N°3 de la carte Arduino UNO.

2- Connexion du buzzer à la carte Arduino UNO

Connecter la borne (+) du buzzer à la broche numérique N°4 de la carte Arduino UNO.

Connecter la borne (-) du buzzer à la broche GND de la carte Arduino UNO.

3- Connexion de la LED à la carte Arduino UNO

Connectez une résistance en série avec la LED: La résistance est connectée entre la broche numérique N°5 et la borne positive (anode) de la LED.

Connectez la borne négative (cathode) de chaque LED à la masse (GND) de la carte Arduino UNO.

Programmation de la carte Arduino UNO

Le programme Arduino est écrit pour définir le comportement du système en fonction des données du capteur. Il configure les broches Trig et Echo, mesure le temps entre l'émission et la réception du signal, calcule la distance et prend des décisions en fonction de cette distance.

Pour ce faire:

1- Importer la bibliothèque Ultrasonic dédiées au capteur ultrason HC-SR04

2- Écrivez le code Arduino suivant :

#include "Ultrasonic.h"
// Configuration du capteur HC-SR04
Ultrasonic ultrasonic(2, 3); // Trig et Echo
int buzzer_pin = 4;
int redled_pin = 5;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(buzzer_pin, OUTPUT); 
  pinMode(redled_pin, OUTPUT);
  
}
void loop () {
  int distance = ultrasonic.Ranging(CM);
  Serial.print("distance= ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");
  // Si le capteur HC-SR04 detecte un obstacle
  if (distance < 4)
  { // sonner le buzzer
    digitalWrite(buzzer_pin, HIGH); 
    // allumer LED rouge
    digitalWrite(redled_pin, HIGH);
  }
  else {
    // arreter le buzzer
    digitalWrite(buzzer_pin, LOW); 
    // eteindre LED rouge
    digitalWrite(redled_pin, LOW); 
  }
  delay(100); 
}