📶 Проект: ультразвуковой охранный барьер на HC-SR04

HC-SR04 постоянно измеряет расстояние до противоположной стены или косяка двери. Как только между датчиком и стеной появляется препятствие ближе установленного порога — включается сирена.

Как это работает

HC-SR04 измеряет расстояние методом эхолокации: передатчик испускает короткий импульс ультразвука (около 40 кГц, выше порога слышимости человека), а приёмник ждёт отражённую волну. Время между отправкой и приёмом эха прямо пропорционально пройденному звуком расстоянию (туда и обратно), поэтому формула деления на 58 переводит микросекунды полёта звука в сантиметры с учётом скорости звука в воздухе.

В отличие от ИК-барьера (где нужны два модуля по разные стороны проёма), здесь достаточно одного датчика, направленного на противоположную стену или косяк: он постоянно замеряет расстояние до неё, и когда в проёме появляется препятствие (человек), измеренное расстояние резко уменьшается — это и есть сигнал тревоги.

Пошаговая сборка

Так как реализации данного модуля бывают разные, если у вас на плате нет тех контактов, что указаны ниже — сориентируйтесь по названиям контактов на своей плате.

Подключите HC-SR04: Trig → D9, Echo → D10, VCC → 5V, GND → GND.
Подключите пассивный зуммер: сигнал → D8, GND → GND.
Установите датчик так, чтобы он "смотрел" через весь проём на противоположную стену или косяк.
Измерьте штатное расстояние до стены через Serial-монитор при пустом проходе и выставьте `thresholdCm` чуть меньше этого значения.

Скетч

// ВНИМАНИЕ: рекомендую отладить код через монитор порта, так как я языковая
// модель, а не специализированный кодер, и могу что-то упустить. Основу
// и идею я накидал, но проверьте под свою схему.

const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;
const int buzzerPin = 8;
const int thresholdCm = 80; // расстояние до стены при пустом проходе

long getDistanceCm() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  return duration / 58; // перевод времени полёта звука в сантиметры
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  long distance = getDistanceCm();
  Serial.print("Расстояние, см: ");
  Serial.println(distance);

  if (distance > 0 && distance < thresholdCm) {
    tone(buzzerPin, 1500);
  } else {
    noTone(buzzerPin);
  }

  delay(100);
}

Порог `thresholdCm` нужно откалибровать под конкретный проём — измерьте штатное расстояние до стены через Serial-монитор и возьмите значение чуть меньше него.

Частые проблемы

Сирена срабатывает без причины — HC-SR04 чувствителен к мягким поверхностям (занавески, одежда), которые плохо отражают ультразвук, и может иногда "мерить" дальше реального расстояния — добейтесь устойчивых показаний в пустом проёме перед калибровкой порога.
Показания скачут или дают 0 — `pulseIn()` может вернуть 0, если эхо не пришло вовремя; проверьте, что датчик направлен точно на твёрдую поверхность.
Не срабатывает на узких объектах — ультразвуковой луч HC-SR04 довольно узкий (конус около 15°), для широких проёмов рассмотрите несколько датчиков или ИК-барьер.
Зуммер не звучит, хотя расстояние верное — проверьте, что используется пассивный зуммер, `tone()` на активном зуммере не даёт ожидаемого эффекта.

Как улучшить проект

Усреднять несколько последних измерений для более устойчивого порога без ложных срабатываний от шума.
Добавить задержку подтверждения — препятствие должно быть зафиксировано несколько измерений подряд.
Добавить светодиод-индикатор текущего расстояния (цвет меняется по близости к порогу) для визуальной калибровки.