Raspberry Pi - Ultraschall-Sensor - Piezo Buzzer
Dieses Tutorial zeigt Ihnen, wie Sie Raspberry Pi und einen Ultraschall-Sensor zur Steuerung eines Piezo Buzzers verwenden. Im Detail:
- Raspberry Pi erzeugt einen Ton, wenn sich ein Objekt in der Nähe des Ultraschall-Sensors befindet.
- Raspberry Pi stoppt den Ton, wenn sich das Objekt vom Ultraschall-Sensor entfernt.
- Raspberry Pi spielt eine Melodie ab, wenn sich das Objekt nahe am Ultraschall-Sensor befindet.
Benötigte Hardware
Oder Sie können die folgenden Kits kaufen:
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Über Piezo Buzzer und Ultraschall-Sensor
Falls Sie nicht mit Piezo Buzzer und Ultraschall-Sensor vertraut sind (einschließlich Pinout, Funktionsweise und Programmierung), können Ihnen die folgenden Tutorials weitere Informationen bieten:
Schaltplan
Dieses Bild wurde mit Fritzing erstellt. Klicken Sie, um das Bild zu vergrößern.
Um Ihren Verdrahtungsaufbau zu vereinfachen und zu organisieren, empfehlen wir die Verwendung eines Schraubklemmenblock-Shields für Raspberry Pi. Dieses Shield gewährleistet sicherere und besser verwaltbare Verbindungen, wie unten gezeigt:
Raspberry Pi Code - Einfacher Ton
In diesem Abschnitt programmieren wir den Raspberry Pi so, dass ein Piezo Buzzer einen einfachen Ton erzeugt, wenn die vom Ultraschall-Sensor gemessene Entfernung unter einem Schwellenwert liegt.
Schnelle Schritte
- Stellen Sie sicher, dass Sie Raspbian oder ein anderes Raspberry Pi-kompatibles Betriebssystem auf Ihrem Pi installiert haben.
- Stellen Sie sicher, dass Ihr Raspberry Pi mit demselben lokalen Netzwerk wie Ihr PC verbunden ist.
- Stellen Sie sicher, dass Ihr Raspberry Pi mit dem Internet verbunden ist, falls Sie Bibliotheken installieren müssen.
- Falls Sie zum ersten Mal einen Raspberry Pi verwenden, schauen Sie sich an, wie Sie den Raspberry Pi einrichten
- Verbinden Sie Ihren PC über SSH mit dem Raspberry Pi, indem Sie den integrierten SSH-Client unter Linux und macOS oder PuTTY unter Windows verwenden. Siehe wie Sie Ihren PC über SSH mit Raspberry Pi verbinden.
- Stellen Sie sicher, dass Sie die RPi.GPIO Bibliothek installiert haben. Falls nicht, installieren Sie sie mit dem folgenden Befehl:
sudo apt-get update
sudo apt-get install python3-rpi.gpio
- Erstellen Sie eine Python-Skript-Datei ultrasonic_sensor_buzzer.py und fügen Sie den folgenden Code hinzu:
# Dieser Raspberry Pi Code wurde von newbiely.de entwickelt
# Dieser Raspberry Pi Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
# Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
# https://newbiely.de/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-ultrasonic-sensor-piezo-buzzer
import RPi.GPIO as GPIO
import time
# GPIO pin numbers for the ultrasonic sensor
TRIG_PIN = 14
ECHO_PIN = 15
# GPIO pin number for the piezo buzzer
BUZZER_PIN = 16
# Threshold distance in centimeters
THRESHOLD_DISTANCE_CM = 20
def get_distance():
GPIO.output(TRIG_PIN, GPIO.HIGH)
time.sleep(0.00001)
GPIO.output(TRIG_PIN, GPIO.LOW)
while GPIO.input(ECHO_PIN) == 0:
pulse_start = time.time()
while GPIO.input(ECHO_PIN) == 1:
pulse_end = time.time()
pulse_duration = pulse_end - pulse_start
speed_of_sound = 34300 # Speed of sound in cm/s
distance = (pulse_duration * speed_of_sound) / 2
return distance
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(TRIG_PIN, GPIO.OUT)
GPIO.setup(ECHO_PIN, GPIO.IN)
GPIO.setup(BUZZER_PIN, GPIO.OUT)
GPIO.output(TRIG_PIN, GPIO.LOW)
GPIO.output(BUZZER_PIN, GPIO.LOW)
try:
while True:
distance = get_distance()
print(f"Distance: {distance:.2f} cm")
if distance < THRESHOLD_DISTANCE_CM:
GPIO.output(BUZZER_PIN, GPIO.HIGH) # Turn the buzzer on
else:
GPIO.output(BUZZER_PIN, GPIO.LOW) # Turn the buzzer off
except KeyboardInterrupt:
GPIO.cleanup()
- Speichern Sie die Datei und führen Sie das Python-Skript aus, indem Sie den folgenden Befehl im Terminal eingeben:
python3 ultrasonic_sensor_buzzer.py
- Bewegen Sie Ihre Hand vor dem Sensor.
- Hören Sie auf den Ton des Piezo Buzzers.
Das Skript läuft in einer Endlosschleife kontinuierlich, bis Sie Ctrl + C im Terminal drücken.
Code-Erklärung
Schauen Sie sich die Zeile-für-Zeile-Erklärung in den Kommentaren des Quellcodes an!
Raspberry Pi spielt die Melodie des Liedes
In diesem Abschnitt programmieren wir den Raspberry Pi so, dass er einen Piezo Buzzer auslöst, um das Lied "Jingle Bells" zu spielen, wenn die Entfernung unter einem Schwellenwert liegt.
Schnelle Schritte
- Erstellen Sie eine Python-Skript-Datei ultrasonic_sensor_buzzer_Jingle_Bells.py und fügen Sie den folgenden Code hinzu:
# Dieser Raspberry Pi Code wurde von newbiely.de entwickelt
# Dieser Raspberry Pi Code wird der Öffentlichkeit ohne jegliche Einschränkung zur Verfügung gestellt.
# Für vollständige Anleitungen und Schaltpläne besuchen Sie bitte:
# https://newbiely.de/tutorials/raspberry-pi/raspberry-pi-ultrasonic-sensor-piezo-buzzer
import RPi.GPIO as GPIO
import time
# GPIO pin numbers for the ultrasonic sensor
TRIG_PIN = 14
ECHO_PIN = 15
# GPIO pin number for the piezo buzzer
BUZZER_PIN = 16
# Threshold distance in centimeters
THRESHOLD_DISTANCE_CM = 20
# Constants for note names and their corresponding frequencies
C4 = 261
D4 = 293
E4 = 329
F4 = 349
G4 = 392
A4 = 440
B4 = 493
# Dictionary to map numeric values to note names
note_names = {
C4: "C4",
D4: "D4",
E4: "E4",
F4: "F4",
G4: "G4",
A4: "A4",
B4: "B4",
}
# List of notes in the "Jingle Bells" melody
melody = [
E4, E4, E4, E4, E4, E4, E4, G4, C4, D4, E4, F4, F4, F4, F4, F4, E4, E4, E4, E4, E4, D4, D4, E4, D4, G4
]
# List of note durations (in milliseconds)
note_durations = [
200, 200, 400, 200, 200, 400, 200, 200, 200, 200, 200, 200, 200,
400, 200, 200, 200, 200, 200, 200, 200, 200, 200, 400, 200, 200
]
# Pause duration between notes (in milliseconds)
pause_duration = 300
def play_tone(pin, frequency, duration):
# Calculate the period based on the frequency
period = 1.0 / frequency
# Calculate the time for half of the period
half_period = period / 2.0
# Calculate the number of cycles for the given duration
cycles = int(duration / period)
for _ in range(cycles):
# Set the GPIO pin to HIGH
GPIO.output(pin, GPIO.HIGH)
# Wait for half of the period
time.sleep(half_period)
# Set the GPIO pin to LOW
GPIO.output(pin, GPIO.LOW)
# Wait for the other half of the period
time.sleep(half_period)
def play_jingle_bells():
for i in range(len(melody)):
note_duration = note_durations[i] / 1000.0
note_freq = melody[i]
note_name = note_names.get(note_freq, "Pause")
print(f"Playing {note_name} (Frequency: {note_freq} Hz) for {note_duration} seconds")
play_tone(BUZZER_PIN, note_freq, note_duration)
time.sleep(pause_duration / 1000.0)
GPIO.output(BUZZER_PIN, GPIO.LOW)
def get_distance():
GPIO.output(TRIG_PIN, GPIO.HIGH)
time.sleep(0.00001)
GPIO.output(TRIG_PIN, GPIO.LOW)
while GPIO.input(ECHO_PIN) == 0:
pulse_start = time.time()
while GPIO.input(ECHO_PIN) == 1:
pulse_end = time.time()
pulse_duration = pulse_end - pulse_start
speed_of_sound = 34300 # Speed of sound in cm/s
distance = (pulse_duration * speed_of_sound) / 2
return distance
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(TRIG_PIN, GPIO.OUT)
GPIO.setup(ECHO_PIN, GPIO.IN)
GPIO.setup(BUZZER_PIN, GPIO.OUT)
GPIO.output(TRIG_PIN, GPIO.LOW)
GPIO.output(BUZZER_PIN, GPIO.LOW)
try:
while True:
distance = get_distance()
print(f"Distance: {distance:.2f} cm")
if distance < THRESHOLD_DISTANCE_CM:
play_jingle_bells()
except KeyboardInterrupt:
GPIO.cleanup()
- Speichern Sie die Datei und führen Sie das Python-Skript aus, indem Sie den folgenden Befehl im Terminal eingeben:
python3 ultrasonic_sensor_buzzer_Jingle_Bells.py
- Bewegen Sie Ihre Hand vor dem Sensor.
- Hören Sie die vom Piezo Buzzer gespielte Melodie.
Code-Erklärung
Schauen Sie sich die Zeile-für-Zeile-Erklärung in den Kommentaren des Quellcodes an!
Video Tutorial
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