Encontramos na internet vários documentos com a especificação do sensor, com graus variados de informações. Coloquei nos arquivos do blog HC-SR04Users_Manual.pdf, que é o datasheet mais completo que achei.
O sensor possui quatro pinos para interligação: Gnd (terra), Vcc (+5V), Trig (trigger) e Echo. O princípio de funcionamento é simples: aplicado um pulso no pino Trig (com largura de pelo menos 10 microssegundos), o sensor envia oito pulsos de ultrassom (com frequência de 40KHz), levanta o sinal Echo, aguarda o recebimento do eco dos pulsos e volta o sinal Echo para o nível baixo.
A distância pode ser calculada a partir do tempo para receber o eco (tempo em que o sinal Echo ficou alto). Como a velocidade do som é de 343 m/s, em um milissegundo ele anda 34,3 cm. Considerando que estamos medindo o tempo do som ir e voltar, a distância em cm correspondente ao tempo t em microssegundos é de t*34,3/2000, o que podemos arredondar para t/58.
Existem algumas pegadinhas neste cálculo. A primeira é que esta velocidade se refere às famosas "condições normais de pressão e temperatura". A velocidade do som varia principalmente com a temperatura, o valor usado se refere a 20°C. A 10°C a velocidade cai para 337 m/s, a 30°C a velocidade sobe para 349 m/s.
O segundo ponto a considerar são os limites do sensor. A especificação que mencionei fala em funcionamento de 2,5 cm (150 µs) a 4,3 m (25 ms). A largura do pulso no Echo é limitada a 38 ms. O sinal é emitido com uma abertura de aproximadamente 30o para cada lado.
Por último, para obter um eco satisfatório, o "alvo" precisa ter uma área de pelo menos 0,5 m² (imagino que isto seja na distância máxima, quando o feixe está bem aberto). Fazendo as contas, isto corresponde a um quadrado de certa de 70cm de lado (nota: um quadrado com 50cm de lado tem área de 0,25 de m², não de 0,5 m²).
Na próxima parte vamos fazer uma experiência simples de conexão do sensor a um Arduino.
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