Sensor Ultrassônico HC-SR04: Como Funciona e Principais Aplicações

O sensor ultrassônico HC-SR04 é um dispositivo compacto e sem contato que usa um transmissor e receptor para medir distância. Ao cronometrar o eco de um pulso de 40 kHz, ele calcula a distância a um objeto com alta precisão. Seu alcance operacional varia de 2 cm a 400 cm, tornando-o ideal para robótica, automação e projetos de hobby.

Configuração de Pinos

• Vcc — Alimentação de 5 V.
• Trigger — Pino de entrada. Um pulso alto de 10 µs inicia uma medição.
• Echo — Pino de saída. Fica alto pelo tempo que o pulso ultrassônico leva para ir ao alvo e voltar.
• GND — Conexão de terra.

Principais Características

• Alimentação: 5 V CC, corrente de operação 15 mA, repouso <2 mA.
• Dimensões: 45 mm × 20 mm × 15 mm.
• Alcance de medição: 2 cm a 800 cm (prático 2–400 cm).
• Resolução: 0,3 cm, precisão ±3 mm.
• Ângulo de disparo: 30° (efetivo <15°).
• Frequência: 40 kHz.

Como Funciona

O HC-SR04 opera no princípio de tempo de voo. Quando o pino Trigger recebe um pulso alto de 10 µs, o sensor emite oito ciclos de som de 40 kHz. O pino Echo sobe quando o pulso refletido retorna. O tempo entre trigger e eco, dividido por dois, dá a distância:

S = (V × t)/2

onde S é a distância, V é a velocidade do som (≈343 m/s a 20 °C), e t é o tempo de ida e volta.

Conectando HC-SR04 a um Arduino

Ligação típica:

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

O sketch do Arduino pode usar a função pulseIn() para ler a largura do pulso Echo e calcular a distância.

Aplicações Comuns

• Detecção e evasão de obstáculos em robôs.
• Medição de distância para robótica, drones e veículos autônomos.
• Sensoriamento de nível em tanques e recipientes.
• Controles sem toque e reconhecimento de gestos.
• Alarmes de proximidade para sistemas de segurança.
• Testes não destrutivos e perfilagem de profundidade.
• Ultrassonografia médica e imagem (em configurações especializadas).
• Automação industrial e controle de processo.
• Projetos educacionais e aprendizado STEM.

Em resumo, o HC-SR04 entrega detecção de distância confiável e precisa usando hardware e firmware simples. Seu baixo custo e facilidade de integração o tornam um item básico tanto em projetos de hobby quanto profissionais.