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.. _2.2.8_c:

2.2.8 Modulo Sensore Ultrasonico
====================================

Introduzione
--------------

Il sensore ultrasonico utilizza gli ultrasuoni per rilevare con precisione 
gli oggetti e misurare le distanze. Invia onde ultrasoniche e le converte 
in segnali elettronici.

Componenti Necessari
------------------------------

In questo progetto, abbiamo bisogno dei seguenti componenti. 

.. image:: ../img/list_2.2.5.png

È sicuramente conveniente acquistare un kit completo, ecco il link: 

.. list-table::
    :widths: 20 20 20
    :header-rows: 1

    *   - Nome	
        - COMPONENTI IN QUESTO KIT
        - LINK
    *   - Raphael Kit
        - 337
        - |link_Raphael_kit|

Puoi anche acquistarli separatamente dai link seguenti.

.. list-table::
    :widths: 30 20
    :header-rows: 1

    *   - INTRODUZIONE AI COMPONENTI
        - LINK PER L'ACQUISTO

    *   - :ref:`cpn_gpio_extension_board`
        - |link_gpio_board_buy|
    *   - :ref:`cpn_breadboard`
        - |link_breadboard_buy|
    *   - :ref:`cpn_wires`
        - |link_wires_buy|
    *   - :ref:`cpn_ultrasonic_sensor`
        - |link_ultrasonic_buy|

Schema Elettrico
--------------------

.. image:: ../img/image329.png


Procedure Sperimentali
--------------------------

**Passo 1:** Costruisci il circuito.

.. image:: ../img/image220.png

**Passo 2:** Vai alla cartella del codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    cd ~/raphael-kit/c/2.2.8/

**Passo 3:** Compila il codice.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    gcc 2.2.8_Ultrasonic.c -lwiringPi

**Passo 4:** Esegui il file eseguibile.

.. raw:: html

   <run></run>

.. code-block::

    sudo ./a.out

Dopo l'esecuzione del codice, il modulo sensore ultrasonico rileva la 
distanza tra l'ostacolo davanti e il modulo stesso, quindi il valore 
della distanza sarà stampato sullo schermo.

.. note::

    Se non funziona dopo l'esecuzione o appare un errore come: \"wiringPi.h: No such file or directory\", fai riferimento a :ref:`install_wiringpi`.

**Codice**

.. code-block:: c

    #include <wiringPi.h>
    #include <stdio.h>
    #include <sys/time.h>

    #define Trig    4
    #define Echo    5

    void ultraInit(void)
    {
        pinMode(Echo, INPUT);
        pinMode(Trig, OUTPUT);
    }

    float disMeasure(void)
    {
        struct timeval tv1;
        struct timeval tv2;
        long time1, time2;
        float dis;

        digitalWrite(Trig, LOW);
        delayMicroseconds(2);

        digitalWrite(Trig, HIGH);
        delayMicroseconds(10);      
        digitalWrite(Trig, LOW);
                                    
        while(!(digitalRead(Echo) == 1));   
        gettimeofday(&tv1, NULL);           

        while(!(digitalRead(Echo) == 0));   
        gettimeofday(&tv2, NULL);           

        time1 = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;   
        time2  = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;

        dis = (float)(time2 - time1) / 1000000 * 34000 / 2;  

        return dis;
    }

    int main(void)
    {
        float dis;
        if(wiringPiSetup() == -1){ //quando l'inizializzazione wiring fallisce, stampa messaggio a schermo
            printf("setup wiringPi failed !");
            return 1;
        }

        ultraInit();
        
        while(1){
            dis = disMeasure();
            printf("%0.2f cm\n\n",dis);
            delay(300);
        }

        return 0;
    }

**Spiegazione del Codice**

.. code-block:: c

    void ultraInit(void)
    {
        pinMode(Echo, INPUT);
        pinMode(Trig, OUTPUT);
    }

Inizializza il pin ultrasonico; contemporaneamente, imposta Echo come input e Trig come output.

.. code-block:: c

    float disMeasure(void){};

Questa funzione viene utilizzata per realizzare la funzione del sensore ultrasonico calcolando la distanza di rilevamento del ritorno.

.. code-block:: c

    struct timeval tv1;
    struct timeval tv2;

Struct timeval è una struttura utilizzata per memorizzare l'ora corrente. La struttura completa è la seguente:

.. code-block:: c

    struct timeval
    {
    __time_t tv_sec;        /* Secondi. */
    __suseconds_t tv_usec;  /* Microsecondi. */
    };

Qui, tv_sec rappresenta i secondi trascorsi dall'Epoch durante la 
creazione della struct timeval. Tv_usec rappresenta i microsecondi 
o una frazione di secondo.

.. code-block:: c

    digitalWrite(Trig, HIGH);
    delayMicroseconds(10);     
    digitalWrite(Trig, LOW);

Viene inviato un impulso ultrasonico di 10us.

.. code-block:: c

    while(!(digitalRead(Echo) == 1));
    gettimeofday(&tv1, NULL);

Questo ciclo vuoto è utilizzato per garantire che, quando viene 
inviato il segnale di trigger, non ci sia segnale di eco interferente, 
quindi viene ottenuto il tempo corrente.

.. code-block:: c

    while(!(digitalRead(Echo) == 0)); 
    gettimeofday(&tv2, NULL);

Questo ciclo vuoto viene utilizzato per assicurarsi che non venga 
eseguito il passaggio successivo fino a quando non viene ricevuto 
il segnale di eco e quindi viene ottenuto il tempo corrente.

.. code-block:: c

    time1 = tv1.tv_sec * 1000000 + tv1.tv_usec;
    time2  = tv2.tv_sec * 1000000 + tv2.tv_usec;

Converte il tempo memorizzato dalla struct timeval in un tempo completo in microsecondi.

.. code-block:: c

    dis = (float)(time2 - time1) / 1000000 * 34000 / 2;  

La distanza viene calcolata in base all'intervallo di tempo e alla velocità 
di propagazione del suono. La velocità del suono nell'aria: 34000 cm/s.

Immagine del Fenomeno
----------------------------

.. image:: ../img/image221.jpeg