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HC-SR04 Ultraschall Distanzsensor – präzise Hinderniserkennung bis 4 Meter

Der HC-SR04 ist das Standardmodul für berührungslose Abstandsmessung in Robotik-Projekten. Mit einer Reichweite bis 4 Meter und einfacher Ansteuerung über zwei GPIO-Pins eignet er sich perfekt für autonome Navigation, Kollisionsvermeidung und intelligente Positionierung. Kompatibel mit Raspberry Pi, Arduino und allen gängigen Mikrocontrollern.

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HC-SR04 ultrasonic distance sensor module with dual transducers and four-pin header

Warum der HC-SR04 in fast jedem Roboter steckt

  • Plug-and-Play Ansteuerung

    Zwei Pins – Trigger und Echo – reichen aus. Kein komplexes Protokoll, keine Kalibrierung. Einfach Trig-Puls senden, Echo-Dauer messen, fertig.

  • Breiter Erfassungsbereich

    Misst zuverlässig von 2 cm bis 4 Meter mit einem Öffnungswinkel von etwa 15 Grad. Perfekt für Hinderniserkennung nach vorne oder zur Seite.

  • Universell kompatibel

    Funktioniert mit 5V-Logik direkt an Arduino, über Level-Shifter am Raspberry Pi und an ESP32, STM32 oder anderen Controllern.

  • Robust und bewährt

    Millionenfach eingesetzt in Maker-Projekten, Schul-Workshops und kommerziellen Prototypen. Zuverlässige Hardware-Basis ohne Überraschungen.

So funktioniert die Ultraschall-Messung

  • Trigger-Puls senden

    Mikrocontroller sendet einen kurzen HIGH-Impuls (10 µs) an den Trigger-Pin. Das Modul startet die Messung und sendet acht 40 kHz Ultraschall-Impulse aus.

  • Echo empfangen

    Das reflektierte Signal wird vom Empfänger aufgefangen. Der Echo-Pin bleibt HIGH, solange das Signal unterwegs ist – die Dauer entspricht der doppelten Distanz.

  • Abstand berechnen

    Im Code wird die Echo-Dauer ausgelesen und mit der Schallgeschwindigkeit (ca. 343 m/s) in die Entfernung umgerechnet: Distanz = (Echo-Zeit × 343) / 2.

Typische Einsatzbereiche

Roboter, die selbstständig fahren

Der HC-SR04 wird nach vorne montiert, um Hindernisse zu erkennen, bevor der Roboter dagegen fährt. Bei unterschreiten eines Schwellwerts (z. B. 30 cm) stoppt die Fahrlogik, dreht ab oder sucht eine Ausweichroute.

Für 360°-Abdeckung werden oft mehrere Sensoren an verschiedenen Seiten kombiniert – oder der Sensor wird auf einem Servo montiert und scannt die Umgebung ab.

Technische Eigenschaften

Betriebsspannung
5 V DC
Stromaufnahme
ca. 15 mA
Messbereich
2 cm – 400 cm
Öffnungswinkel
ca. 15°
Ultraschallfrequenz
40 kHz
Trigger-Input
TTL-Puls, min. 10 µs
Echo-Output
TTL-Signal, High-Dauer proportional zur Distanz
Abmessungen
ca. 45 × 20 × 15 mm
Anschlüsse
4-Pin-Header: VCC, Trig, Echo, GND

Häufige Fragen

Kann ich den HC-SR04 direkt an einen Raspberry Pi anschließen?

Der Sensor arbeitet mit 5V-Logik, während die GPIO-Pins des Raspberry Pi nur 3,3V tolerieren. Der Trigger-Pin kann direkt verbunden werden, für den Echo-Pin solltest du einen Spannungsteiler (zwei Widerstände) verwenden, um das 5V-Signal auf 3,3V zu reduzieren – oder ein fertiges Level-Shifter-Modul einsetzen.

Wie genau ist die Messung in der Praxis?

Die Genauigkeit liegt typisch bei ±3 mm unter idealen Bedingungen. Weiche, schräge oder stark strukturierte Oberflächen können die Reflexion schwächen und zu Messfehlern führen. Für glatte, senkrechte Flächen liefert der Sensor sehr zuverlässige Werte.

Funktioniert der Sensor auch draußen?

Ja, solange er vor direktem Regen geschützt ist. Wind, Temperatur und Luftfeuchtigkeit beeinflussen die Schallgeschwindigkeit leicht, was bei präzisen Messungen kompensiert werden kann. Starkes Sonnenlicht stört den Ultraschall nicht – im Gegensatz zu Infrarot-Sensoren.

Kann ich mehrere HC-SR04 gleichzeitig betreiben?

Ja, aber die Sensoren sollten nicht gleichzeitig auslösen, da sie sich gegenseitig stören können (Crosstalk). Lösung: Sensoren zeitlich versetzt abfragen oder so montieren, dass ihre Kegel sich nicht überlappen. Pro Sensor brauchst du zwei GPIO-Pins.

Ist der Sensor mit Arduino und Raspberry Pi kompatibel?

Ja, mit beiden Plattformen und den meisten anderen Mikrocontrollern. Für Arduino gibt es fertige Bibliotheken wie NewPing, für Raspberry Pi Python-Libraries wie gpiozero. Die Ansteuerung ist einfach und gut dokumentiert.