Aufbau eines Ultraschall-Abstandswarners mit Raspberry Pi Pico

Ein Jahr ist vergangen, seitdem ich auf meinem Blog über das aufregende Thema „Raspberry Pi Pico & Ultraschall-Abstandswarner“ geschrieben habe. Doch heute möchte ich einen Blick zurückwerfen und eine kleine Ergänzung zu diesem faszinierenden Projekt präsentieren, das durch einen inspirierenden Kommentar auf YouTube angeregt wurde.

In meinem früheren Beitrag haben wir bereits die Grundlagen erkundet, hier möchte ich nun speziell auf diesen Kommentar eingehen.

Es geht also um eine Schaltung am Raspberry Pi Pico / Pico W mit fünf Ultraschallsensoren, wo die Sensorwerte < 50 cm zu einem Ereignis führen sollen.

Ich habe derzeit nur vier Sensoren vom Typ HC-SR04 im Sortiment. Aber was mit vier Sensoren funktioniert, wird auch mit fünf oder mehr funktionieren!

Benötigte Ressourcen für dieses Projekt

Wenn du die Schaltung am Raspberry Pi Pico / Pico W nachbauen möchtest, dann benötigst du:

• einen Raspberry Pi Pico / Pico W,
• ein Micro-USB Datenkabel,
• vier Ultraschallsensoren vom Typ HC-SR04,
• vier Leuchtdioden, 5 mm,
• vier 220 Ohm Vorwiderstände,
• diverse Breadboardkabel,
• zwei 830 Pin Breadboard

Alternativer Mikrocontroller zum Raspberry Pi Pico

Du musst nicht zwingend einen originalen Raspberry Pi Pico für dieses Projekt verwenden. In meinem Fall nutze ich zum Beispiel den Sumolink Erhu RP2040, welcher dem Pi Pico in nichts nachsteht, aber etwas günstiger in der Anschaffung ist.

Aufbau der Schaltung – Raspberry Pi Pico mit Ultraschall-Sensoren

Der Aufbau der Schaltung auf Steckbretter erfolgt auf zwei 830 Pin Breadboards.

Hier nun die Tabelle mit den Anschlüssen der einzelnen Komponenten:

Komponente	Raspberry Pi Pico
HC-SR04 – #1
VCC	5V
GND	GND
Echo	GP3
Trigger	GP2
HC-SR04 – #2
VCC	5V
GND	GND
Echo	GP5
Trigger	GP4
HC-SR04 – #3
VCC	5V
GND	GND
Echo	GP7
Trigger	GP6
HC-SR04 – #4
VCC	5V
GND	GND
Echo	GP9
Trigger	GP8
LED #1
Kathode	220 Ohm Widerstand > GND
Anode	GP16
LED #2
Kathode	220 Ohm Widerstand > GND
Anode	GP17
LED #3
Kathode	220 Ohm Widerstand > GND
Anode	GP18
LED #4
Kathode	220 Ohm Widerstand > GND
Anode	GP19
0,92″ OLED Display
GND	GND
VCC	5V
SCL	GP1
SDA	GP0

Du kannst natürlich auch mehrere kleine 170 Pin Breadboards verwenden und diese dann im Halbkreis aufbauen, um so 180° zu überwachen.

Programmieren in der Thonny IDE

Den Raspberry Pi Pico kannst du in der Thonny IDE einfach in Micropython programmieren. Dieses Tool kannst du dir unter https://thonny.org/ kostenfrei herunterladen.

Ich musste jedoch zuvor meinen Mikrocontroller für Micropython flashen. Wie du das machst, habe ich dir bereits im Beitrag Raspberry PI Pico #1 – Vorstellung erläutert.

Raspberry Pi Pico - mehrere Ultraschallsensoren betreiben

Dieses Video auf YouTube ansehen.

Das Programm kannst du dir unter nachfolgenden Link herunterladen. Die Datei kannst du dann mit der Thonny IDE öffnen und als code.py auf dem Pi Pico speichern.

Hier nun der Code:

from machine import Pin, I2C
from ssd1306 import SSD1306_I2C
import time as time
import utime

i2c=I2C(0,sda=Pin(0), scl=Pin(1), freq=400000)
oled = SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

ledPin1 = Pin(16, Pin.OUT)
ledPin2 = Pin(17, Pin.OUT)
ledPin3 = Pin(18, Pin.OUT)
ledPin4 = Pin(20, Pin.OUT)

sensor1Trigger = Pin(2, Pin.OUT)
sensor1Echo = Pin(3, Pin.IN)
sensor2Trigger = Pin(4, Pin.OUT)
sensor2Echo = Pin(5, Pin.IN)
sensor3Trigger = Pin(6, Pin.OUT)
sensor3Echo = Pin(7, Pin.IN)
sensor4Trigger = Pin(8, Pin.OUT)
sensor4Echo = Pin(9, Pin.IN)

sensor1Value = 12
sensor2Value = 12
sensor3Value = 12
sensor4Value = 12

sensorActiveDistance = 10

def setup():
    ledPin1.off()
    ledPin2.off()
    ledPin3.off()
    ledPin4.off()

def toggleLED(pin):
  pin.toggle()

def formatValue(value):
    return str("{:4.2f}".format(value)+" cm")

def updateDisplay():
    global sensor1Value, sensor2Value, sensor3Value, sensor4Value
    
    oled.fill(0)
    oled.text("#1 "+formatValue(sensor1Value), 0, 0)
    oled.text("#2 "+formatValue(sensor2Value), 0, 15)
    oled.text("#3 "+formatValue(sensor3Value), 0, 30)
    oled.text("#4 "+formatValue(sensor4Value), 0, 45)    
    oled.show()    

def readUltrasonicSensor(trigger, echo):
    trigger.low()
    utime.sleep_us(2)
    trigger.high()
    utime.sleep_us(5)
    trigger.low()
    
    signaloff = 0
    while echo.value() == 0:
        signaloff = utime.ticks_us()
    
    signalon = 0
    while echo.value() == 1:
        signalon = utime.ticks_us()
        
    timepassed = signalon - signaloff
    
    return (timepassed * 0.0343) / 2

def checkValueSetState(value, pin):
    if (value < sensorActiveDistance):
        pin.on()
    else:
        pin.off()
        
def main():
    global sensor1Value, sensor2Value, sensor3Value, sensor4Value
    while True:
        sensor1Value = readUltrasonicSensor(sensor1Trigger, sensor1Echo)
        sensor2Value = readUltrasonicSensor(sensor2Trigger, sensor2Echo)
        sensor3Value = readUltrasonicSensor(sensor3Trigger, sensor3Echo)
        sensor4Value = readUltrasonicSensor(sensor4Trigger, sensor4Echo)
        checkValueSetState(sensor1Value, ledPin1)
        checkValueSetState(sensor2Value, ledPin2)
        checkValueSetState(sensor3Value, ledPin3)
        checkValueSetState(sensor4Value, ledPin4)    
        updateDisplay()
        time.sleep(0.5)

setup()
main()