Capteur Ultrasonic HC-SR04 Distance 2-400cm Arduino

Capteur Ultrasonic HC-SR04 — LE capteur de distance iconique pour Arduino, robotique et projets DIY

Le capteur ultrasonic HC-SR04 disponible sur N.SOLUTIONS est sans doute le capteur le plus emblématique de l’univers Arduino et de la robotique éducative. Présent dans pratiquement tous les kits débutants depuis 15 ans, dans des dizaines de milliers de tutoriels, et dans des millions de projets étudiants à travers le monde, il mesure une distance de 2 à 400 cm par émission et réception d’ondes ultrasonores à 40 kHz (inaudibles à l’oreille humaine).

Son principe est élégant : un de ses deux « yeux » (le transmetteur) émet une rafale d’ondes sonores à 40 kHz, qui voyagent à la vitesse du son (~343 m/s), rebondissent sur l’obstacle, et reviennent vers le second œil (le récepteur). En mesurant le temps entre l’émission et la réception, l’Arduino calcule la distance par la formule simple :

distance (cm) = (temps en µs × 0.0343) / 2

Le résultat : un télémètre digital précis à ±3 mm, avec un prix dérisoire (~10-15 DH MAD), un câblage simplissime (4 broches : VCC, TRIG, ECHO, GND), et une bibliothèque Arduino archi-simple à utiliser.

Idéal pour les étudiants en école d’ingénieurs marocaines (ENSAM, EMI, ENSA, ENSIAS, INPT, FST, ENSEM, ENIM) en TP de robotique mobile et projets de fin d’études, makers débutant en Arduino, fabricants de robots éducatifs, hobbyistes en aide au stationnement DIY, et passionnés DIY au Maroc qui veulent ajouter une dimension spatiale à leurs projets.

Comment fonctionne le HC-SR04 ?

Le capteur a 2 transducteurs piézoélectriques identiques (les « yeux » en métal) :

1. L’Arduino envoie une impulsion de 10 µs sur la broche TRIG
2. Le HC-SR04 émet 8 cycles d’ultrason à 40 kHz depuis le transmetteur (T)
3. Les ondes voyagent à la vitesse du son (~343 m/s à 20°C)
4. Elles rebondissent sur l’obstacle et reviennent
5. Le récepteur (R) capte l’écho de retour
6. Le HC-SR04 génère un signal HIGH sur la broche ECHO dont la durée = temps aller-retour des ondes
7. L’Arduino mesure cette durée avec pulseIn() et calcule la distance : distance (cm) = durée_µs × 0.0343 / 2

Le ÷ 2 vient du fait que le son fait l’aller ET le retour (vous voulez la distance simple, pas le double trajet).

Pourquoi le HC-SR04 est-il si populaire ?

Pour des projets DIY et débutants : le HC-SR04 est imbattable. Pour des applications spécifiques (très longue distance, surfaces molles, précision laboratoire), considérez les alternatives.

Caractéristiques techniques

Type et performances

• Type : Capteur de distance ultrasonore (sonar) à 40 kHz
• Plage de mesure : ✅ 2 cm à 400 cm (théorique) — fiable jusqu’à ~200 cm en pratique
• Précision : ±3 mm (typique)
• Résolution : ~3 mm (limite physique de la fréquence 40 kHz)
• Angle de mesure (faisceau) : ~15° (cône frontal étroit)
• Fréquence ultrason : ✅ 40 kHz (inaudible à l’oreille humaine — limite haute audition humaine = 20 kHz)
• Temps de mesure typique : ~50 ms (incluant le temps de voyage des ondes + traitement)

Caractéristiques électriques

• Tension d’alimentation : ✅ 5V DC (impératif — pas 3.3V !)
• Courant typique : 15 mA (en mesure)
• Courant en standby : <2 mA
• Tension logique TRIG/ECHO : ⚠️ 5V (TTL — pas 3.3V !)
• Plage de température : -10°C à +70°C
• Plage d’humidité : 0-95% RH (sans condensation)

Brochage du module (4 broches)

⚠️ Important pour ESP32 / Raspberry Pi (3.3V) :

• TRIG : pas de problème — le HC-SR04 accepte un signal 3.3V comme HIGH
• ECHO : ❌ Sortie en 5V — qui peut griller un GPIO 3.3V (limité à 3.6V max). Solution : ajouter un diviseur de tension (résistance 1kΩ + résistance 2kΩ) entre ECHO et le GPIO ESP32 pour ramener le signal à ~3.3V

Schéma typique — câblage HC-SR04 sur Arduino UNO

    Arduino UNO                 HC-SR04
    -----------                 -------
    5V    ──────────────── VCC
    GND   ──────────────── GND
    D9    ──────────────── TRIG (entrée — Arduino envoie pulse de 10µs)
    D10   ──────────────── ECHO (sortie — Arduino mesure durée HIGH)

Câblage minimal : 4 fils Dupont, pas de résistance ni composant externe nécessaire (le module HC-SR04 a déjà tout intégré sur son PCB).