Ультразвуковой водонепроницаемый датчик дальности JSN-SR20-Y1 (с выносным излучателем)

Ультразвуковой водонепроницаемый датчик дальности JSN-SR20-Y1 (с выносным излучателем)

Ультразвуковой дальномер JSN-SR20-Y1 представляет собой промышленный водонепроницаемый модуль измерения расстояний от 20 см до 500 см (5 метров). Главная особенность модуля — наличие выносного водонепроницаемого излучателя/приемника на кабеле длиной около 2.5 метров, что позволяет выносить сам сенсор в агрессивную, влажную или уличную среду, оставляя электронную плату обработки в сухом защищенном блоке.

В отличие от стандартных открытых датчиков типа HC-SR04, герметичный излучатель JSN-SR20-Y1 устойчив к каплям воды, пыли, грязи и конденсату.

---

Технические характеристики

Параметр	Значение
Модель модуля	JSN-SR20-Y1
Тип излучателя	Герметичный водонепроницаемый ультразвуковой трансивер
Длина кабеля сенсора	~2.5 метра
Рабочее напряжение ($V_{CC}$)	3.0 – 5.5 В DC (совместим с 3.3 В и 5 В логикой)
Рабочий ток	< 30 мА (в режиме измерения) / < 20 мкА (в режиме сна)
Ультразвуковая частота	40 кГц
Диапазон измерений	20 см – 500 см (5 метров)
Слепая зона (минимальная дистанция)	20 см (объекты ближе 20 см не распознаются)
Точность измерения	±0.5 см + $S \times 0.5%$
Угол обнаружения	< 75°
Интерфейсы связи	GPIO (Trig/Echo), UART (автоматический или по запросу), PWM
Габариты платы обработки	41 × 28.5 мм
Рабочая температура	-20 °C … +70 °C

---

Назначение контактов (Pinout)

Модуль оснащен 4-контактным разъемом для подключения к микроконтроллеру:

• VCC: Питание модуля (+3.0 В – +5.5 В DC).
• Trig (RX): Вход запуска измерения (в режиме Trig/Echo) / Вход RX последовательного порта UART.
• Echo (TX): Выход эхо-импульса (в режиме Trig/Echo) / Выход TX последовательного порта UART.
• GND: Общий провод (земля).

---

Переключение режимов работы (Mode Selection)

На обратной стороне платы расположен резистивный селектор режимов ($R_{27}$ / перемычки):

1. Режим 0 (Trig/Echo — по умолчанию, резистор запаян/отсутствует в зависимости от версии): Полная совместимость с кодом и библиотеками для HC-SR04. На пин Trig подается импульс 10 мкс, с пина Echo считывается длительность ответного сигнала.
2. Режим 1 (UART Автоматический): Модуль каждые 100 мс самостоятельно отправляет в порт TX (Baudrate 9600) 4 байта данных с измеренным расстоянием в миллиметрах.
3. Режим 2 (UART По запросу): Модуль отправляет данные по последовательному порту только после получения управляющего байта 0x55 на вход RX.
4. Режим 3 (PWM / ШИМ): Выдает ШИМ-сигнал, ширина которого пропорциональна измеренному расстоянию.

---

Схема подключения к Arduino (Режим Trig/Echo)

• VCC ➔ 5V (или 3.3V)
• GND ➔ GND
• Trig ➔ D12
• Echo ➔ D11

const int trigPin = 12;
const int echoPin = 11;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
}

void loop() {
  // Генерация короткого импульса 10 мкс на Trig
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // Считывание длительности импульса Echo
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  // Расчет расстояния в сантиметрах (скорость звука 343 м/с)
  float distance = duration * 0.0343 / 2;

  if (distance >= 20 && distance <= 500) {
    Serial.print("Distance: ");
    Serial.print(distance);
    Serial.println(" cm");
  } else {
    Serial.println("Out of range / Blind zone (<20cm)");
  }

  delay(200);
}

---

Область применения

• Измерение уровня жидкостей и сыпучих материалов: Мониторинг наполнения баков с водой, септиков, колодцев и цистерн без погружения платы в жидкость.
• Парковочные радары и авто-системы: Датчики парктроника для автомобилей, погрузчиков и складской техники.
• Уличные метеостанции и робототехника: Определение препятствий для уличных колесных роботов, работающих в условиях дождя, пыли или снега.
• Системы умного дома: Контроль въезда ворот, проезда автотранспорта и фиксация присутствия на улице.

---

Преимущества

1. Водонепроницаемый сенсор IP67: Выносной излучатель не боится прямого попадания воды, влаги и грязи.
2. Длинный кабель (~2.5 м): Позволяет разнести место измерения и блок обработки данных на безопасное расстояние.
3. Широкое питание (3.0–5.5 В): Напрямую работает с микроконтроллерами 3.3V (ESP32, STM32, Raspberry Pi) и 5V (Arduino Uno/Mega).
4. Совместимость с HC-SR04: Не требует переписывания имеющихся библиотек при замене обычных датчиков на защищенные.