ELEGOO Smart Robot Car V4: ¿Cómo Medir distancia con el HC-SR04?

Medir distancias con precisión y en tiempo real es una competencia fundamental en robótica móvil. El ELEGOO Smart Robot Car Kit V4.0 pone esta capacidad al alcance de cualquier estudiante de secundaria o primeros ciclos universitarios gracias al sensor ultrasónico HC-SR04.

Entre los distintos sentidos que podemos conferir a una plataforma móvil, la detección precisa de obstáculos y la medición de distancias resultan imprescindibles para tareas que van desde la navegación autónoma hasta la interacción segura con personas y objetos. El sensor ultrasónico HC-SR04, integrado en el ELEGOO Smart Robot Car Kit V4.0, se ha consolidado como una solución asequible, fiable y didáctica que permite a los estudiantes, mediante un único módulo, explorar los fundamentos de la acústica, la electrónica digital y la programación de microcontroladores.

 ¿Qué es un Sensor Ultrasónico HC-SR04?

El sensor ultrasónico HC-SR04 es un transductor de bajo costo que emplea el principio de tiempo de vuelo (time-of-flight) de ondas sonoras por encima de los 20 kHz (fuera del rango audible humano). Está formado por dos elementos cilíndricos:

1. Emisor (Trig) – genera una ráfaga de 8 ciclos a 40 kHz cuando recibe un pulso de 10 µs.

2. Receptor (Echo) – detecta la señal reflejada por el obstáculo y mantiene su pin en nivel alto durante todo el trayecto de ida + vuelta.

La duración del pulso de eco se convierte en distancia mediante:

d=Vsonido​x Teco/2​​

donde $v_\text{sonido}\approx 343\;\text{m/s}$ (a 20 °C). Para simplificar los cálculos en microcontroladores, se usa la constante 58 µs ≈ 1 cm. Con ello, el HC-SR04 ofrece un rango útil de 2 cm a 400 cm con resolución milimétrica.

Principio de funcionamiento y “cómo funciona” el sistema

Entender cómo funciona el sensor en el ELEGOO Smart Robot Car Kit V4.0 implica integrar tres dominios:

Dominio	Concepto	Relación con el kit
Física	Propagación de sonido, reflexión y velocidad dependiente de la temperatura	Justifica la ecuación de distancia
Electrónica	Niveles TTL 5 V, pines Trig/Echo, temporización	Se traduce en conexiones seguras en la placa de control
Programación	Lectura de pulsos, estructuras de control, filtros	Permite convertir tiempo en centímetros y tomar decisiones

Así, el microcontrolador del ELEGOO genera el pulso de disparo, captura la duración del eco con la función pulseIn() y ejecuta lógica condicional para accionar motores o registrar datos.

---

Materiales necesarios

Componente	Cantidad	Observaciones
ELEGOO Smart Robot Car Kit V4.0	1	Incluye placa UNO R3, shield de motores, cables JST-XH
Sensor ultrasónico HC-SR04	1	Con soporte acrílico y servo SG90 opcional
Jumpers Dupont macho-macho	4	Máximo 20 cm para evitar ruido
PC con Arduino IDE 2.x	–	Configurado con puerto USB del kit
Regla o cinta métrica	–	Para calibrar lecturas

---

 ¿Cómo conectar el Sensor Ultrasónico HC-SR04 al ELEGOO Smart Robot Car Kit V4?

1. Identifica los pines del sensor

   • Vcc → 5 V

   • Trig → Pin digital 13 (configurable)

   • Echo → Pin digital 12

   • GND → Tierra común

2. Localiza el conector de sensores en la shield ELEGOO (etiquetado “D12-D13”).

3. Conecta los cables respetando colores (rojo +5 V, negro GND, amarillo Trig, blanco Echo).

4. Fija el soporte en el chasis delantero con tornillos M3; mantiene el sensor horizontal y reduce vibraciones.

Con esto ya completaste la fase “hardware”.

Entorno de programación y “Control y Configurar de Ultrasónico HC-SR04”

1. Abre Arduino IDE y selecciona Herramientas → Placa → Arduino UNO.

2. Elige el puerto COM correspondiente al cable USB del ELEGOO.

3. Instala las dependencias (opcional): las librerías NewPing o HCSR04 facilitan lecturas, aunque usaremos funciones nativas para reforzar el aprendizaje.

4. Crea un nuevo sketch y guarda como HC_SR04_Elegoo.ino.

Esta sección resuelve la necesidad de configurar el ultrasónico HC-SR04 para el entorno ELEGOO de forma controlada.

¿Cómo programar un Sensor Ultrasónico HC-SR04 al ELEGOO Smart Robot Car Kit V4?

cpp
/* --- Configuración básica de pines --- */
const byte TRIG_PIN = 13;
const byte ECHO_PIN = 12;
const unsigned long TIMEOUT_US = 30000UL; // 30 ms -> 5 m

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);  // Pulso limpio
  Serial.println(F("HC-SR04 listo..."));
}

void loop() {
  float distancia = medirDistanciaCm(TRIG_PIN, ECHO_PIN);
  if (distancia > 0) {
    Serial.print("Distancia: ");
    Serial.print(distancia, 1);
    Serial.println(" cm");
  } else {
    Serial.println("Fuera de rango");
  }
  delay(100); // 10 Hz
}

float medirDistanciaCm(byte trig, byte echo) {
  digitalWrite(trig, LOW); delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trig, HIGH); delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trig, LOW);
  unsigned long t = pulseIn(echo, HIGH, TIMEOUT_US);
  if (t == 0) return -1.0;              // Sin eco
  float d = t / 58.0;                   // 58 µs ≈ 1 cm
  return (d >= 2 && d <= 400) ? d : -1.0;
}

Este código ilustra paso a paso cómo programar el sensor: disparo, captura, cálculo y validación.

Conclusiones

El ELEGOO Smart Robot Car Kit V4.0 combinado con el sensor ultrasónico HC-SR04 ofrece una plataforma didáctica ideal para entender, controlar y configurar sistemas de medición de distancia.

Dominar estas técnicas no solo resuelve la intención de búsqueda —“Medir distancia con el sensor ultrasónico HC-SR04 de ELEGOO Smart Robot Car Kit V4.0”— sino que además sienta las bases para proyectos avanzados de navegación autónoma, mapeo y robótica colaborativa. ¡Ahora es tu turno de experimentar y expandir los límites de tu robot!

¿Cómo programar un Servomotor SG90 en el ELEGOO Smart Robot Kit V4?

Una de las piezas clave del set  ELEGOO Smart Robot Kit V4 es el servomotor SG90, 

un micro–actuador que posibilita movimientos precisos, desde orientar un sensor ultrasónico hasta dirigir una cámara para visión artificial.Su precio accesible, la documentación abierta y la gran comunidad que lo rodea hacen de este kit una plataforma ideal para descubrir electrónica, programación y robótica móvil.

¿Qué es un Servomotor SG90?

El servomotor SG90 es un micro–servo de 9 g fabricado por Tower Pro y ampliamente adoptado en kits educativos como el ELEGOO Smart Robot Kit V4. Presenta las siguientes especificaciones relevantes:

Parámetro	Valor típico	Importancia educativa
Tensión de operación	4,8 – 6 V	Compatible con el regulador de 5 V del shield ELEGOO.
Par nominal	~1,8 kg·cm a 4,8 V	Suficiente para mover sensores o cámaras ligeras.
Velocidad	0,12 s/60°	Ideal para observar reacción mecánica en tiempo real.
Ángulo de giro	0° – ≈ 180°	Cobertura semiesférica para proyectos de rastreo.

A diferencia de un motor DC convencional, el SG90 integra una caja reductora y un circuito de control interno que compara la posición real —medida con un potenciómetro— con la posición deseada, cerrando así un lazo de retroalimentación. Este diseño permite que el microcontrolador solo envíe la referencia angular mediante una señal PWM; el servo se encarga del resto.

Fundamentos de funcionamiento: PWM, retroalimentación y torque

Señal PWM de 50 Hz

• Periodo fijo: 20 ms (50 Hz).

• Anchura del pulso:

  • ≈ 1 ms → 0°

  • ≈ 1,5 ms → 90°

  • ≈ 2 ms → 180°

El duty cycle no indica velocidad, sino posición. Reducir el paso entre órdenes o aumentar la frecuencia de actualización es lo que genera la sensación de giro más rápido (revisitaremos este punto en la Sección 4.3).

Retroalimentación de posición

El potenciómetro interno reporta la posición del eje al controlador del servo. Si el eje encuentra resistencia, el circuito aumenta el ancho de impulso al motor hasta alcanzar el objetivo. Este concepto de control cerrado es un primer contacto práctico con la teoría de servomecanismos, fundamental en robótica industrial.

 Torque y límites mecánicos

• Exceder los 170 – 180° fuerza los engranajes de plástico.

• Paradas abruptas de la fuente de 5 V causan brown-out y reinicios; lo aconsejable es alimentar servos desde el pin VIN del shield (con jumper) o desde un BEC externo de 5 V/2 A.

---

 ¿Cómo conectar el servomotor al ELEGOO Smart Robot Car Kit V4?

 Identificación de cables

Color del cable	Señal	Conectar a…
Marrón	GND	GND del shield
Rojo	VCC	5 V del shield
Naranja	Señal	Pin PWM D10 (o D11)

Tip docente: entrega a tus estudiantes un multímetro para que verifiquen continuidad entre GND de la placa y el cable marrón; favorece la comprensión de referencia de tierra.

 Montaje mecánico

1. Fija el SG90 en la plataforma superior usando tornillos M2 × 8 mm.

2. Monta el soporte del sensor ultrasónico HC-SR04 sobre el brazo del servo (horn).

3. Atornilla el horn al eje con la arandela incluida, evitando sobre-apretar (puede dañar el eje plástico).

 Prueba de alimentación

Conecta solamente VCC y GND; el servo debe consumir < 15 mA en reposo. Un consumo mayor indica contacto mecánico forzado o servo defectuoso.

¿Cómo programar un Servomotor SG90 en el ELEGOO Smart Robot Kit V4?

Declaración de librerías y objetos

cpp
#include <Servo.h>       // Declaración de librerías
Servo servoPan;          // Objeto que representa al SG90
const byte PIN_PAN = 10; // Pin elegido: PWM

Por qué conviene la clase Servo: abstrae el temporizador y ofrece métodos attach(), write() y writeMicroseconds().

Estructuras de control básicas: setup–loop

cpp
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  servoPan.attach(PIN_PAN, 500, 2400);  // margen extendido
  servoPan.write(90);                   // posición neutra
}

void loop() {
  servoPan.write(0);   delay(1000);
  servoPan.write(90);  delay(1000);
  servoPan.write(175); delay(1000);
}

• Útil para la primera verificación.

• Inconveniente: delay() bloquea el microcontrolador; no es escalable.

Temporización no bloqueante con millis()

Permite controlar la velocidad de forma explícita:

cpp
const uint16_t INTERVALO = 15; // ms ⇒ ~67°/s
int pos = 10;
int dir = 1;
uint32_t tPrev = 0;

void loop() {
  uint32_t tNow = millis();
  if (tNow - tPrev >= INTERVALO) {
    pos += dir;                 // paso de 1°
    servoPan.write(pos);
    if (pos >= 170 || pos <= 10)
        dir = -dir;             // invertir sentido
    tPrev = tNow;
  }

  // Aquí caben otras tareas: leer sensores, enviar datos…
}

Velocidad teórica (°/s)

$$v = \frac{\text{Paso en grados}}{\text{INTERVALO (s)}}$$

• 5 ms → 1° / 0,005 s ≈ 200 °/s

• 20 ms → 50 °/s

• 50 ms → 20 °/s

Cuando los alumnos modifican INTERVALO, visualizan la relación directa entre periodos de actualización y rapidez observada.

Conclusiones

Dominar el ELEGOO Smart Robot Kit V4, Control y Configurar de Servomotor sg90 y cómo funciona es mucho más que enviar pulsos PWM; significa entender la interacción entre hardware, electrónica y software. Primero presentamos los fundamentos: ¿Qué es un Servomotor SG90? y cómo su lazo de retroalimentación convierte impulsos en posición angular. Después aprendimos cómo conectar el servomotor al ELEGOO Smart Robot Car Kit V4, prestando atención a la fuente de 5 V y la disposición de cables.

En la parte central programamos el servo: declaración de librerías, objetos y estructuras de control, pasando de ejemplos con delay() a temporización no bloqueante con millis(), clave para aplicaciones profesionales. Finalmente exploramos extensiones —velocidad variable, trayectorias suavizadas, sincronización multi-servo y sensores— que transforman un simple eje giratorio en un módulo robótico inteligente.

Para tus estudiantes, este recorrido desarrolla:

• Competencias técnicas: principios de PWM, mapeo de sensores, control cooperativo.

• Pensamiento computacional: dividir problemas, diseñar temporizadores, optimizar código.

• Creatividad aplicada: diseñar torretas, cámaras rastreadoras, brazos de muestra.

Así, controlar el Servomotor SG90 se convierte en una puerta de entrada a la robótica moderna, alineada con currículos de física, tecnología y programación. Esperamos que esta guía académica y expositiva impulse tus clases y que la comunidad de tu institución educativa comparta sus propios proyectos basados en el ELEGOO Smart Robot Kit V4.

ELEGOO Smart Robot Car V4: Controla y Configura Motores DC (TB6612FNG)

Cuando un estudiante de secundaria o universidad escribe en un buscador “ELEGOO Smart Robot Kit V4, Control y Configurar de Motores DC, como funciona”, su intención es doble: (1) comprender el porqué técnico detrás del movimiento de un robot educativo y (2) adquirir un cómo operativo que le permita reproducir resultados en el taller o el laboratorio.

La presente guia explica la correcta configuración del entorno de desarrollo que haga dialogar software y hardware sin fricciones. Siguiendo una secuencia lógica, se abordan (1) los principios de funcionamiento del robot y sus capas de abstracción, (2) los periféricos clave, (3) la identificación física del hardware, (4) la puesta a punto del IDE de Arduino y (5) la lógica de control que da vida al vehículo. 

Panorama general del ELEGOO Smart Robot Kit V4.0

El ELEGOO Smart Robot Kit V4.0 es un ecosistema didáctico basado en la placa Arduino UNO R3 más una shield de expansión que integra:

1. Módulo TB6612FNG (puente H dual)

2. Conectores para sensores IR, ultrasónicos y cámara Wi-Fi

3. Reguladores de potencia para servos y módulos externos

Su arquitectura lo convierte en un “laboratorio sobre ruedas” para practicar electrónica, programación y mecatrónica sin requerir equipamiento industrial.

Reconocimiento del hardware: Placa expansible de Arduino y TB6612FNG

Placa expansible de Arduino

La shield actúa como backplane que enruta señales entre el Arduino Uno y los periféricos. Los pines destacados son:

Pin Arduino	Señal en la shield	Descripción breve
D5 (PWM)	PWMA	Velocidad motores derecho
D6 (PWM)	PWMB	Velocidad motores izquierdo
D7	AIN1	Sentido de giro derecho
D8	BIN1	Sentido de giro izquierdo
D3	STBY	Stand-by del TB6612

Controlador de motores TB6612FNG

El TB6612FNG es un puente H dual con MOSFET de baja resistencia, capaz de entregar 1,2 A continuos por canal (3 A en pico) y soportar tensiones de hasta 13,5 V. Sus ventajas frente a los tradicionales L293D son:

• Menor disipación térmica

• Diodos de rueda libre integrados

• Pines de stand-by para ahorro de energía

Para estudiantes es un caso de estudio ejemplar de electrónica de potencia compacta.

 Dispositivos periféricos del Smart Robot Car Kit V4.0

Además de los motores, el kit incorpora:

• IMU de 6 ejes QMI8658C

• Sensor ultrasónico HC-SR04

• Sensor de línea TRCT5000

• Módulo cámara ESP32-CAM (opcional)

Estos dispositivos se comunican vía I²C, SPI o UART, lo que obliga a organizar el software en capas bien definidas para evitar colisiones de recursos.

Capas de abstracción: Device Drive y Application Function

Device Drive

La capa Device Drive encapsula todas las transacciones directas con el hardware:

• Configura los registros PWM del Arduino Uno.

• Cambia estados lógicos de los pines AIN1/BIN1.

• Administra el pin STBY para habilitar o deshabilitar el puente H.

Estudiar esta capa enseña a los alumnos la diferencia entre firmware de bajo nivel y lógica de aplicación.

 Application Function

La capa Application Function traduce intenciones de alto nivel en acciones puntuales sobre Device Drive. Es decir subprogramas preestablecidos que permite actividades como el seguimiento de línea, evasión de obstáculos o teleoperación. Aquí intervienen algoritmos de control proporcional y máquinas de estados, lo que permite una progresión entre un simple programa de “Hola Mundo” y comportamientos autónomos sofisticados.

Teoría rápida de motores DC y puentes H

Un motor DC se comporta como un actuador que convierte energía eléctrica en mecánica. El control de sentido y velocidad requiere:

1. Inversión de polaridad → puente H

2. Modulación de voltaje efectivo → PWM

El TB6612FNG fusiona ambas tareas: acepta PWM en su pin PWMA/B y altera la dirección con AIN1/BIN1.

Conclusiones

Controlar los motores DC del ELEGOO Smart Robot Kit V4 con el TB6612FNG es una experiencia didáctica integral que combina electrónica de potencia, programación estructurada y principios de diseño de software. Al trabajar con Capas de abstracción Device Drive y Application Function, los estudiantes aprenden a separar detalles de hardware de la lógica de alto nivel, un concepto que trasciende el aula y se aplica a la ingeniería real.

Reconocer el hardware—desde la placa expansible de Arduino hasta los dispositivos periféricos—proporciona una comprensión sistémica indispensable para cualquier proyecto STEM. Finalmente, la estructura modular de Funciones y lógica de control ofrece una plataforma escalable: basta extender o refinar las funciones existentes para incorporar sensores, algoritmos de inteligencia artificial o estrategias de control de trayectoria más sofisticadas.

Con estas herramientas, tu comunidad educativa no solo moverá un robot sobre la mesa; cultivará las competencias analíticas y prácticas que definen al ingeniero del siglo XXI.