今天由无锡日环传感科技有限公司为大家介绍超声波传感器电路：原理、应用与自制指南。

一、超声波传感器核心定义

二、核心优势与适用场景

（一）主要优势

1. 检测范围广，可识别 50mm 至 3.5m 内的小型物体；
2. 不受目标特性影响，包括表面纹理、颜色、材质（固体、液体、卷起物品、大宗商品等）；
3. 抗干扰能力强，不受环境噪音、光照、温度波动、蒸汽、雾气、灰尘及高湿度影响；
4. 属于固态设备，使用寿命近乎无限，且无需额外维护。

（二）典型应用场景

1. 工业领域：检测固体材料（金属、木材、塑料等）、大宗商品（糖、面粉、土豆等）的位置与距离；
2. 日常生活：液体液位监测（水、油、果汁等）、纸巾 / 纺织品等卷起物品的余量检测；
3. 汽车行业：汽车碰撞检测系统；
4. 医疗健康：怀孕扫描等医疗成像应用。

三、超声波传感器分类

1. 物体检测型：仅具备离散的开 / 关输出功能，专注于判断物体是否存在；
2. 距离测量型（超声波距离传感器）：通过行程时间计算距离，仅提供模拟输出；
3. 组合型：同时集成物体检测和距离测量功能，性价比突出，与基础款传感器价格差异仅约 15%。

四、自制超声波传感器电路指南

（一）所需组件与工具

1. 核心硬件：无焊 400 点电路面包板、6 根跳线、Arduino Mega 2560 REV3、HC-SR04 超声波传感器、卷尺；
2. 辅助设备：计算机（需安装 Arduino IDE）；
3. 必备知识：基础的 Arduino IDE 操作能力。

（二）HC-SR04 传感器关键信息

1. 核心结构：包含两个气缸（发射器 T 和接收器 R），分别负责发射超声波和接收反射波；
2. 引脚定义：
   • Vcc 引脚：5V 供电输入，连接微控制器电源；
   • GND 引脚：接地引脚，与微控制器接地端相连；
   • TRIG 引脚：触发引脚，接收微控制器的触发脉冲以启动声波发射；
   • ECHO 引脚：输出引脚，将接收的反射信号反馈给微控制器。

（三）电路连接步骤

1. 用跳线将 HC-SR04 的 Vcc 引脚连接到 Arduino Mega 的 5V 接口（可通过面包板桥接或直接连接）；
2. 将 HC-SR04 的 GND 引脚连接到 Arduino 的 GND 接口；
3. HC-SR04 的 TRIG 引脚连接至 Arduino 的 10 号接口；
4. HC-SR04 的 ECHO 引脚连接至 Arduino 的 11 号接口；
5. 用电缆将 Arduino 板与计算机连接，确保 Arduino IDE 正常运行。

（四）编程实现流程

1. 打开 Arduino IDE，创建新草图并命名（如 sketch_nov08a）；
2. 引入 NewPing.h 库（代码：#Include <NewPing.h>），该库提供便捷的超声波传感器控制类与函数；
3. 实例化 NewPing 对象（代码：NewPing sonar (10,11, 20)），参数分别为 TRIG 引脚、ECHO 引脚、最大检测距离（单位：厘米）；
4. 在 setup 函数中，初始化串口通讯（代码：Serial.begin (9600)），并设置 50 毫秒延迟（代码：delay (50)）；
5. 在 loop 函数中，串口打印距离提示文字（代码：Serial.print ("The distance is:")）；
6. 嵌套调用 ping_cm () 函数获取距离数据并打印（代码：Serial.print (sonar.ping_cm ())）；
7. 设置 1 秒延迟（代码：delay (1000)），实现循环检测；
8. 编译代码并上传至 Arduino 板，通过串口监视器查看检测结果。

（五）功能扩展建议