Ich habe immer wieder nach einer einfachen Möglichkeit gesucht einen HC-SR04 Ultraschall Sensor an einem Raspberry Pi anzuschließen. Da der HC-SR04 Sensor mit einer Spannung von 5 V arbeitet ist hier Vorsicht geboten. Denn der Raspberry Pi Selber arbeitet mit einer Spannung von 3,3 V an seinen GPIO Anschlüssen. So hatte ich in der Vergangenheit Level-Schifter bzw. Pegelwandler eingesetzt die die Spannung von 5 V auf 3,3 V angleichen.

Das nachfolgende Bild zeigt einen der günstigen HC-SR04 Ultraschall Sensoren mit seinen vier Kontakten für GND/VCC und TRIG und ECHO.

HC-SR04 Ultrasonic distance sensor

HC-SR04 Ultrasonic distance sensor

Ultraschall Sensor HC SR04

So habe ich mir selber aus einer Buchsen Leiste, einer Stecker Leiste, einen 330 Ohm Widerstand und einem 470 Ohm Wiederstand eine kleine Platine gebaut mit der es möglich ist den Ultraschall Sensor direkt an einen Raspberry Pi Computer anzuschließen.

Fertig aufgebaut sieht die kleine Platine wie auf dem nachfolgenden Bild gezeigt aus. Die Grundplatte selber ist eine Lochstreifenplatine aus dem Elektronik Markt.

HC SR04 Ultraschall Sensor mit Platine

HC SR04 Ultraschall Sensor mit Platine

Die Schaltung die ich mir auf der Lochstreifenplatine aufgebaut habe sieht wie auf der folgenden Zeichnung gezeigt aus. Ich hoffe mit dem Bild ist verständlich, wie die Schaltung der Wiederstände vorgenommen wurde und wo welche Spannung innerhalb der Schaltung anliegt.

Für das Python Programm ist es wichtig die GPIO Pins zu kennen mit denen der TRIG und der ECHO Anschluss des Ultraschall Sensors am Raspberry Pi angeschlossen wurden. In dem folgenden Bild steht hier nur die generelle Beizeichnung GPIO.

HC SR04 - Verkabelung

HC SR04 – Verkabelung

Testaufbau

Ich habe dann ein kleines Python Programm geschrieben und den Sensor am Raspberry Pi über die selber gebaute Platine angeschlossen. Die Messung hat einwandfrei funktioniert und die Entfernung wurde mit kleinen Abweichung sehr genau angezeigt.

Der Testaufbau ist im nachfolgenden Bild zu sehen.

HC SR04 - Test Aufbau

HC SR04 – Test Aufbau

Die Ausgabe der Entfernungsmessung ist im folgenden Bild, das ein Screenshot des Terminalfensters zeigt, zu sehen. Die leichten Unterschiede bzw. Abweichungen in der Messung sind auch recht gut zu sehen. Hier könnte ein Kalman Filter helfen ein besseres Ergebnis zu erhalten.

HCSR04 Python Programm Anzeige

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Zusammenfassung

Mit dieser kleinen Schaltung und zwei GPIO Anschlüssen am Raspberry Pi ist es möglich einen HC SR04 Ultraschall Sensor direkt über die GPIO Anschlüssen des Raspberry Pi anzuschließen. Allerdings werden die GPIO Anschlüsse schnell knapp wenn man z. B. vier Ultraschall Sensoren betreiben möchte. Bei einem Aufbau mit vier Ultraschall Sensoren wären sofort acht GPI Anschlüsse belegt. Daher verbaue ich in meinen Robotern typischerweise immer Ultraschall Sensoren die über den I2C Bus angeschlossen werden können. Der I2C Bus belegt nur zwei Kabel am Raspberry Pi und kann eine Vielzahl an Sensoren gleichzeitig verwalten.

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