HC-SR04, JSN-SR04T и A02YYUW: ультразвуковой дальномер

Три датчика в сравнении

HC-SR04 питается от 5 вольт и потребляет около 15 миллиампер, разрешение у него порядка сантиметра. Два вывода — TRIG, на который подают короткий импульс запуска, и ECHO, на котором датчик держит высокий уровень пропорционально расстоянию. Это самый простой в подключении вариант, и именно с него начинают почти все проекты с Ардуино.

JSN-SR04T работает в диапазоне 3,0–5,5 вольт и ест меньше 8 миллиампер, поэтому подключается напрямую к 3,3-вольтовым контроллерам вроде ESP32 без преобразователя уровней. Разрешение у него до миллиметра, но слепая зона большая — около 20 сантиметров, ближе он просто не видит. Излучатель соединяется с платой кабелем около двух с половиной метров, поэтому зонд можно опустить в бак, а электронику оставить сухой.

A02YYUW — это цельнолитой герметичный корпус IP67, без выносной платы и открытых разъёмов. Дальность 3–450 сантиметров, слепая зона всего 3 сантиметра, внутри — температурная компенсация и подавление шума. Минус в том, что обмен идёт по UART, а не по TRIG/ECHO, поэтому код пишут другой.

Где какой ставить

HC-SR04 — для помещений: робот с объездом препятствий, датчик открытия, парковочная подсказка в гараже. Влаги и конденсата он не переносит, поэтому на улице и в сырых местах его не ставят.

JSN-SR04T — для открытого воздуха и измерения уровня: бак с водой, колодец, уличный уровень ёмкости. Код остаётся тот же, что у HC-SR04, поэтому замену делают почти без переделки, но про слепую зону в 20 сантиметров надо помнить при установке.

A02YYUW — там, где нужна полная герметичность и малая слепая зона: уличные и промышленные измерения уровня, работа под дождём и в пыли. За это платят переписыванием кода под UART.

Почему ультразвук, а не лазер

Ультразвук и лазерный дальномер решают одну задачу, но на разных условиях. Ультразвук не боится солнца и прозрачных предметов, зато зависит от температуры воздуха и сбивается на мягких и пористых поверхностях, которые поглощают звук.

Лазерный ToF-дальномер типа VL53L0X точнее в помещении и не зависит от цвета и мягкости поверхности, но на ярком солнце его точность падает, и стоит он дороже. Поэтому на улице и для уровня жидкости обычно берут ультразвук, а для точного измерения в помещении — лазер.

Характеристики

• HC-SR04: 2–400 см, питание 5 В, интерфейс TRIG/ECHO, не защищён от влаги.
• JSN-SR04T: 20–600 см, питание 3,0–5,5 В, герметичный зонд, плата отдельно, слепая зона 20 см.
• A02YYUW: 3–450 см, корпус IP67, интерфейс UART, слепая зона 3 см.
• У всех принцип один — время отражения звука, разница в герметичности и интерфейсе.
• На точность ультразвука влияют температура и характер поверхности.

Частые вопросы

• Чем заменить HC-SR04 — на JSN-SR04T с тем же кодом TRIG/ECHO, если нужна влагозащита.
• Почему JSN-SR04T не видит ближе 20 сантиметров — это его слепая зона, так устроен излучатель.
• Как подключить A02YYUW — по UART, это не TRIG/ECHO, код под него другой.
• Работает ли ультразвук на улице — да, он не боится солнца, но точность зависит от температуры.
• Почему не лазер — лазер точнее в помещении, но дороже и хуже на ярком солнце и для уровня жидкости.