Capacitación Arduino · Sensor ultrasónico

HC-SR04
Semáforo
de distancia

El sensor mide a qué distancia está un objeto con un eco de sonido: verde = lejos, amarillo = cerca, rojo = ¡muy cerca! Simulado en Tinkercad y en OpenCircuits.

Eco (TRIG / ECHO) Si / si no Bloques + C++

El componente

Sensor ultrasónico HC-SR04

TRIG (disparo) es una salida del Arduino: un pulso de 10 µs hace que el sensor lance 8 pulsos de ultrasonido.

ECHO es una entrada: queda en HIGH mientras el sonido va y vuelve. Mientras más dura el pulso, más lejos está el objeto.

Cómo funciona

Medir con un eco

Arduino da un pulso corto en TRIG (D10).
El sensor lanza el sonido y pone ECHO (D9) en HIGH hasta que vuelve el eco.
El sonido recorre unos 0,0343 cm por µs, ida y vuelta: distancia = tiempo × 0,01723.
Con la distancia, el programa elige el LED: < 20 cm rojo, < 50 cm amarillo, si no verde.

Para simular

Tinkercad lo tiene… elige el de 4 pines

En el kit real

El HC-SR04 tiene 4 pines: VCC, TRIG, ECHO y GND. No necesita bibliotecas.

En Tinkercad: «Sensor de distancia ultrasónico»

Qué revisar	Tinkercad trae	Pon esto (como el kit)
Componente	dos versiones: 3 pines (SIG) y 4 pines	el de 4 pines
Bloque · pin del desencadenador	0	10 (TRIG)
Bloque · pin de eco	igual que el desencadenador	9 (ECHO)
Bloque · unidades	cm	cm

«Igual que el desencadenador» es para el sensor de 3 pines. Con el de 4 pines, si TRIG y ECHO no coinciden con el cableado, la distancia queda en 0.

En Tinkercad, al simular, haz clic en el sensor: aparece un círculo (el objeto) que se arrastra delante de él. El sensor lo ve en un cono hacia arriba, de 2 a 336 cm.

Paso 1 · Componentes

Búscalos en el panel de componentes de Tinkercad

Arduino Uno R3 ×1

Buscar: Arduino

Placa de pruebas pequeña ×1

Buscar: Placa de pruebas

Sensor de distancia ultrasónico (4 pines) ×1

Buscar: ultrasónico

Resistencias 220 Ω ×3

Una para cada LED.

LED verde ×1

Lejos: 50 cm o más.

LED amarillo ×1

Cerca: de 20 a 50 cm.

LED rojo ×1

¡Muy cerca! Menos de 20 cm.

Para cambiar el color de un LED, haz clic en él y edítalo en el cuadro de propiedades.

Paso 2 · Circuito

Así se ve en Tinkercad

Distancia 80 cm Semáforo VERDE Como en Tinkercad: el objeto se mueve delante del sensor y el semáforo cambia de color.

Paso 2 · Conexiones

Conexión por conexión

Alimentación
	Arduino 5V	Riel + inferior
	Arduino GND	Riel − inferior
Sensor HC-SR04 (fuera de la protoboard)
	Sensor VCC	Riel +
	Sensor TRIG	Columna 28
	Sensor ECHO	Columna 27
	Sensor GND	Riel −
	Arduino D10	Columna 28 (fila e)
	Arduino D9	Columna 27 (fila e)

Las columnas 27 y 28 sirven de empalme: el cable del sensor entra por abajo y el del Arduino por arriba.

Semáforo (cada LED con 220 Ω en la fila c)
—	Verde cátodo / ánodo	Columna 3 / 4 · 220 Ω 4 → 8
	Arduino D4	Columna 8
—	Amarillo cátodo / ánodo	Columna 10 / 11 · 220 Ω 11 → 15
	Arduino D5	Columna 15
—	Rojo cátodo / ánodo	Columna 17 / 18 · 220 Ω 18 → 22
	Arduino D6	Columna 22
	Columnas 3, 10 y 17	Riel −

Todo va en los rieles de abajo (+ y −). Los LEDs van en la fila e; la pata doblada es el ánodo (+).

Paso 3 · Código en bloques

Arrastra estos bloques · todo dentro de «siempre»

Antes de empezar

Variables → Crear variable: distancia.

Primero se apagan los tres LEDs y después se enciende solo el que corresponde.

Controlsiempre, si / si no

Entradaleer el sensor de distancia ultrasónico

Matemáticascomparar ( < )

Variablesdefinir distancia en

Salidadefinir pin 4 / 5 / 6

Paso 3 · Código C++

El mismo programa en texto

// C++ code
//
int distancia = 0;

long readUltrasonicDistance(int triggerPin, int echoPin)
{
  pinMode(triggerPin, OUTPUT);  // Clear the trigger
  digitalWrite(triggerPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  // Sets the trigger pin to HIGH state for 10 microseconds
  digitalWrite(triggerPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(triggerPin, LOW);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  // Reads the echo pin, and returns the sound wave travel time in microseconds
  return pulseIn(echoPin, HIGH);
}

void setup()
{
  pinMode(4, OUTPUT);
  pinMode(5, OUTPUT);
  pinMode(6, OUTPUT);
}

void loop()
{
  distancia = 0.01723 * readUltrasonicDistance(10, 9);
  digitalWrite(4, LOW);
  digitalWrite(5, LOW);
  digitalWrite(6, LOW);
  if (distancia < 20) {
    digitalWrite(6, HIGH);
  } else {
    if (distancia < 50) {
      digitalWrite(5, HIGH);
    } else {
      digitalWrite(4, HIGH);
    }
  }
  delay(10); // Delay a little bit to improve simulation performance
}

readUltrasonicDistance devuelve el tiempo del eco en µs; × 0,01723 lo pasa a cm.

Paso 4 · Simular

¡A probar!

Pulsa Iniciar simulación: con el objeto lejos se enciende el verde.
Haz clic en el sensor: aparece el objeto (un círculo). Arrástralo a menos de 50 cm: amarillo.
Acércalo a menos de 20 cm: rojo.
Cambia el 20 y el 50 de los bloques y prueba otras distancias.

Si algo no funciona

Siempre rojo	La distancia da 0: revisa que el bloque diga desencadenador 10 y eco 9.
Siempre verde	El objeto está fuera del cono (muy al lado) o a más de 50 cm.
Un LED no enciende	Revisa la orientación (pata doblada = ánodo, hacia la resistencia).
Usé el de 3 pines	Cámbialo por el de 4 pines (VCC, TRIG, ECHO, GND).

Paso 5 · Kit real

Del simulador al sensor real

Mismas conexiones, mismo código

HC-SR04	Arduino
VCC	5V
TRIG	D10
ECHO	D9
GND	GND

No hace falta ninguna biblioteca ni cambiar nada del código: copia el C++ de la diapositiva 9 en el Arduino IDE y súbelo.

Para medir bien

Apunta el sensor hacia una superficie plana y dura (un cuaderno, una pared).
Telas, esponjas o superficies inclinadas absorben o desvían el eco: la medida salta.
Si no hay nada al frente (más de 4 m) el eco no vuelve y la distancia sale 0: el LED rojo se enciende. Reto: ignora el 0.

Revisa que TRIG y ECHO no estén intercambiados: es el error más común.

Alternativa · OpenCircuits

En OpenCircuits el HC-SR04 tiene bloques propios

Distancia 80 cm Semáforo VERDE Iniciar.bat → SensoresSensor ultrasónico HC-SR04 · Semáforo

El bloque nuevo

El bloque verde de la categoría HC-SR04 mide y compara en un paso: «¿objeto a menos de 20 cm?». No hace falta variable.

HC-SR04ultrasónico TRIG 10 ECHO 9: ¿objeto a menos de … cm?

Controlsiempre, si / si no

Salidadefinir pin 4 / 5 / 6

Como el bloque mide dentro del «si», cada rama enciende un LED y apaga los otros dos (si se apagaran antes, el LED quedaría apagado mientras mide).

// C++ code
//
long readUltrasonicDistance(int triggerPin, int echoPin)
{
  pinMode(triggerPin, OUTPUT);  // Clear the trigger
  digitalWrite(triggerPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  // Sets the trigger pin to HIGH state for 10 microseconds
  digitalWrite(triggerPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(triggerPin, LOW);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  // Reads the echo pin, and returns the sound wave travel time in microseconds
  return pulseIn(echoPin, HIGH);
}

void setup()
{
  pinMode(6, OUTPUT);
  pinMode(4, OUTPUT);
  pinMode(5, OUTPUT);
}

void loop()
{
  if (0.01723 * readUltrasonicDistance(10, 9) < 20) {
    digitalWrite(6, HIGH);
    digitalWrite(4, LOW);
    digitalWrite(5, LOW);
  } else {
    if (0.01723 * readUltrasonicDistance(10, 9) < 50) {
      digitalWrite(5, HIGH);
      digitalWrite(4, LOW);
      digitalWrite(6, LOW);
    } else {
      digitalWrite(4, HIGH);
      digitalWrite(5, LOW);
      digitalWrite(6, LOW);
    }
  }
  delay(10); // Delay a little bit to improve simulation performance
}

Este texto lo escribe OpenCircuits a partir de los bloques. Funciona igual en el kit real, sin bibliotecas.

Para seguir

Retos

1 · Distancia en pantalla

Muestra la distancia en el Monitor serie. Pista: Serial.println(distancia).

2 · Sensor de estacionamiento

Agrega un buzzer en D8 que pite más rápido mientras más cerca esté el objeto.

3 · Ignorar el 0

Si la distancia es 0 (sin eco), deja el semáforo en verde.

4 · Contador de pasadas

Cuenta cuántas veces alguien pasa a menos de 30 cm frente al sensor.

HC-SR04Semáforode distancia

Sensor ultrasónico HC-SR04

Medir con un eco

Tinkercad lo tiene… elige el de 4 pines

En el kit real

En Tinkercad: «Sensor de distancia ultrasónico»

Búscalos en el panel de componentes de Tinkercad

Arduino Uno R3 ×1

Placa de pruebas pequeña ×1

Sensor de distancia ultrasónico (4 pines) ×1

Resistencias 220 Ω ×3

LED verde ×1

LED amarillo ×1

LED rojo ×1

Así se ve en Tinkercad

Conexión por conexión

Arrastra estos bloques · todo dentro de «siempre»

Antes de empezar

El mismo programa en texto

¡A probar!

Si algo no funciona

Del simulador al sensor real

Mismas conexiones, mismo código

Para medir bien

En OpenCircuits el HC-SR04 tiene bloques propios

El bloque nuevo

Retos

1 · Distancia en pantalla

2 · Sensor de estacionamiento

3 · Ignorar el 0

4 · Contador de pasadas

HC-SR04
Semáforo
de distancia