Sensor Ultrasónico HC-SR04: Funcionamiento y Aplicaciones Clave

El sensor ultrasónico HC-SR04 es un dispositivo compacto y sin contacto que usa transmisor y receptor para medir distancia. Al medir el eco de un pulso de 40 kHz, calcula la distancia a un objeto con alta precisión. Su rango operativo abarca de 2 cm a 400 cm, siendo ideal para robótica, automatización y proyectos de aficionados.

Configuración de Pines

• Vcc – Alimentación 5 V.
• Trigger – Pin de entrada. Un pulso alto de 10 µs inicia una medición.
• Echo – Pin de salida. Pasa a alto durante el tiempo que el pulso ultrasónico viaja al objetivo y regresa.
• GND – Conexión a tierra.

Características Principales

• Alimentación: 5 V CC, corriente operativa 15 mA, reposo <2 mA.
• Dimensiones: 45 mm × 20 mm × 15 mm.
• Rango de medición: 2 cm a 800 cm (práctico 2–400 cm).
• Resolución: 0,3 cm, precisión ±3 mm.
• Ángulo de disparo: 30° (efectivo <15°).
• Frecuencia: 40 kHz.

Cómo Funciona

El HC-SR04 opera por el principio de tiempo de vuelo. Cuando el pin Trigger recibe un pulso alto de 10 µs, el sensor emite ocho ciclos de sonido a 40 kHz. El pin Echo sube cuando retorna el pulso reflejado. El tiempo entre trigger y echo, dividido por dos, da la distancia:

S = (V × t)/2

donde S es distancia, V es velocidad del sonido (≈343 m/s a 20 °C), y t es tiempo de ida y vuelta.

Conectando HC-SR04 a un Arduino

Cableado típico:

• Vcc → 5 V (Arduino)
• Trig → Pin digital 11
• Echo → Pin digital 12
• GND → GND (Arduino)

El sketch de Arduino puede usar la función pulseIn() para leer el ancho de pulso del Echo y calcular la distancia.

Aplicaciones Comunes

• Detección y evasión de obstáculos en robots.
• Medición de distancia para robótica, drones y vehículos autónomos.
• Detección de nivel en tanques y contenedores.
• Controles sin contacto y reconocimiento de gestos.
• Alarmas de proximidad para sistemas de seguridad.
• Pruebas no destructivas y perfilado de profundidad.
• Ultrasonografía e imagen médica (en configuraciones especializadas).
• Automatización industrial y control de procesos.
• Proyectos educativos y aprendizaje STEM.

En resumen, el HC-SR04 ofrece detección de distancia fiable y precisa usando hardware y firmware simples. Su bajo coste y facilidad de integración lo convierten en un pilar en proyectos tanto de aficionados como profesionales.