Mesurer des distances avec le capteur ultrason HC-SR04 avec un ESP32 en code Arduino

Prendre en main le module HC-SR04

Fonctionnement physique du capteur

Si vous voulez comprendre comment fonctionne en lui-même le module, je vous conseille de consulter l’article qui explique le fonctionnement physique détaillé du HC-SR04 .

Schéma électrique pour utiliser le module HC-SR04 avec un ESP32

Mesurer facilement une distance avec les fonctions Arduino basiques

Pour l’utiliser, il n’est pas nécessaire d’utiliser des librairies externes, car le fonctionnement est très simple. En fait, quand l’ESP32 envoie une impulsion sur la broche TRIG , le module renvoie une impulsion sur la broche ECHO dont sa largeur est proportionnelle à la distance de l’obstacle.

Elle correspond à la durée prise par l’onde ultrasonore entre son émission et sa réception par le module. En appliquant, des formules physiques basiques, on trouve facilement la distance mesurée.

Il suffit d’implémenter le déclenchement d’une mesure, récupérer la valeur et d’appliquer la formule. C’est ce que fait le code ci-dessous :

const int trig_pin = 5;
const int echo_pin = 18;

// Vitesse du son dans l'air
#define SOUND_SPEED 340
#define TRIG_PULSE_DURATION_US 10


long ultrason_duration;
float distance_cm;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(trig_pin, OUTPUT); // On configure le trig en output
  pinMode(echo_pin, INPUT); // On configure l'echo en input
}

void loop() {
  // Prepare le signal
  digitalWrite(trig_pin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  // Créer une impulsion de 10 µs
  digitalWrite(trig_pin, HIGH);
  delayMicroseconds(TRIG_PULSE_DURATION_US);
  digitalWrite(trig_pin, LOW);

  // Renvoie le temps de propagation de l'onde (en µs)
  ultrason_duration = pulseIn(echo_pin, HIGH);

  // Calcul de la distance
  distance_cm = ultrason_duration * SOUND_SPEED/2 * 0.0001;

  // On affiche la distance sur le port série
  Serial.print("Distance (cm): ");
  Serial.println(distance_cm);

  delay(1000);
}

Le programme construit une impulsion de 10µs qui est envoyée sur le GPIO5 de l’ESP32.

La fonction pulseIn() bloque le programme tant qu’elle reçoit l’impulsion de réponse du HC-SR04 depuis la broche 18 . Ensuite le code calcule la distance à partir de la durée de l’onde ultrason. Le programme affiche la distance entre le module et un obstacle (ma main en l’occurrence 🙂) dans le moniteur série.

On peut diminuer le délai delay(1000) pour avoir des mesures plus régulièrement. (Jusqu’à ce que le module ultrason ait le temps de faire la mesure)

Cette approche est très bien pour comprendre le fonctionnement du module HC-SR04. Néanmoins tel quel, il ne sera pas très pratique dans des programmes plus complexes, car il bloque l’exécution d’autres tâches via la fonction pulseIn() . La solution est d’utiliser des interruptions pour avoir des lectures de mesures asynchrones.

Les librairies pour le HC-SR04 en code Arduino compatible ESP32

L’utilisation de librairies externes dédiées au HC-SR04 est pertinente dans un plus gros projet, lorsqu’on veut avoir plus de fonctionnalités :

• Gérer facilement plusieurs modules ultrasons

• Avoir des lectures de distances asynchrones (avec des interruptions et des timers)

• Gérer les erreurs de mesures