以下是一个基于HC-SR04超声波传感器的简易开关电路设计说明,可通过检测距离控制继电器通断:
电路组成
-
核心元件:
- HC-SR04超声波模块(5V供电)
- Arduino UNO/Nano(或其他微控制器)
- 5V继电器模块
- 被测负载(如LED、电机等)
-
辅助元件:
- 10kΩ电位器(用于调节触发距离阈值)
- 1N4007二极管(继电器线圈反电动势保护)
- 220Ω电阻(限流保护LED)
- 杜邦线、面包板、5V电源等
电路连接图
+---------------+ +---------------+ +-------------+
| HC-SR04 | | Arduino | | 继电器模块 |
| | | | | |
| VCC → 5V | | | | IN → D8 |
| Trig → D9 | | | | VCC → 5V |
| Echo → D10 | | | | GND → GND |
| GND → GND | | A0 ← 电位器中点| | COM → 负载+ |
+---------------+ +---------------+ +-------------+
▲ ▲ |
| | |
+--------------------------+--------------------------+
GND
工作原理
-
距离检测:
Arduino发送10μs高电平脉冲到Trig引脚,通过Echo引脚高电平持续时间计算距离(公式:距离cm = 高电平时间μs / 58)。 -
阈值控制:
电位器分压值(0-5V)通过模拟输入A0读取,映射为设定距离阈值(例如0-200cm)。 -
继电器控制:
当实测距离 < 设定阈值时,Arduino数字引脚D8输出高电平,继电器吸合,负载通电。
Arduino示例代码
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;
const int relayPin = 8;
int thresholdDistance = 0;
void setup() {
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
pinMode(relayPin, OUTPUT);
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
// 读取电位器设定阈值(0-200cm)
thresholdDistance = map(analogRead(A0), 0, 1023, 0, 200);
// 触发超声波测距
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
// 计算距离
long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
int distance = duration / 58;
// 控制继电器
if (distance < thresholdDistance && distance > 0) {
digitalWrite(relayPin, HIGH); // 触发开关
} else {
digitalWrite(relayPin, LOW); // 关闭开关
}
delay(100);
}
注意事项
- 确保继电器模块的负载电流不超过额定值(典型值10A/250V AC)
- 长距离检测时需避免强光/软质障碍物干扰超声波
- 如需完全硬件方案(无Arduino),可改用555定时器+比较器实现,但精度会降低
需要更简化的纯硬件电路方案可进一步说明需求!
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