Ultraschall-Einparkhilfe mit Arduino bauen: HC-SR04, LCD1602 & LED-Ampel

Warum eine Einparkhilfe selbst bauen?

Serienmäßige Parksensoren stecken im Stoßfänger und lassen sich schlecht nachrüsten. Für die Garage, den Carport oder die Werkstatt brauchst du aber gar keine Elektronik im Auto: Ein einziger Ultraschallsensor an der Wand reicht, um dir jederzeit den Restabstand anzuzeigen. Das Projekt ist perfekt für Einsteiger, weil du dabei gleich drei Grundtechniken lernst – Abstände messen, Werte auf einem Display anzeigen und Schwellwerte in Aktionen umsetzen (LEDs und Ton). Und am Ende hängt ein Gerät an der Wand, das du wirklich jeden Tag benutzt.

So funktioniert das Gerät

Der HC-SR04 hängt mit vier Leitungen am Arduino und liefert alle 100 Millisekunden eine neue Messung. Der Arduino rechnet die gemessene Laufzeit in Zentimeter um und entscheidet dann anhand von Schwellwerten, was passiert: Bei großem Abstand leuchtet die grüne LED, im mittleren Bereich die gelbe, und wird es eng, schaltet die rote LED ein und der Piezo-Summer piept – umso schneller, je dichter du kommst. Parallel schreibt der Arduino den aktuellen Abstand auf das LCD1602, das über den I2C-Bus mit nur zwei Datenleitungen angebunden ist.

Das brauchst du

1Verkabelung

Der HC-SR04 hat vier Pins: VCC, Trig, Echo und GND. Das LCD1602 mit I2C-Rückplatine kommt mit vier Leitungen aus und teilt sich mit nichts anderem den Bus. Die drei LEDs bekommen je einen Digitalpin über einen Vorwiderstand.

2Abstand messen und im Seriellen Monitor prüfen

Bevor Display und LEDs dazukommen, testen wir die reine Messung. Der folgende Sketch löst den Sensor aus, misst die Echo-Laufzeit mit pulseIn() und rechnet sie in Zentimeter um. Öffne den Seriellen Monitor bei 115200 Baud und halte die Hand vor den Sensor:

const int TRIG = 9;
const int ECHO = 10;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(TRIG, OUTPUT);
  pinMode(ECHO, INPUT);
}

float messeAbstand() {
  digitalWrite(TRIG, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG, LOW);

  long dauer = pulseIn(ECHO, HIGH, 30000);  // Timeout 30 ms
  if (dauer == 0) return -1;                // kein Echo
  return dauer * 0.0343 / 2.0;              // cm
}

void loop() {
  float cm = messeAbstand();
  if (cm < 0) Serial.println("kein Echo");
  else { Serial.print(cm, 1); Serial.println(" cm"); }
  delay(100);
}

Mehr zu den Grundlagen und typischen Fehlerquellen des Sensors findest du im HC-SR04-Tutorial.

3Den Abstand aufs LCD1602 bringen

Installiere über den Bibliotheksverwalter die LiquidCrystal_I2C. Findet der Sketch das Display nicht, ist die I2C-Adresse meist 0x27 oder 0x3F – prüfe sie im Zweifel mit einem I2C-Scanner.

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
const int TRIG = 9, ECHO = 10;

float messeAbstand() {
  digitalWrite(TRIG, LOW); delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG, HIGH); delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG, LOW);
  long d = pulseIn(ECHO, HIGH, 30000);
  return d == 0 ? -1 : d * 0.0343 / 2.0;
}

void setup() {
  pinMode(TRIG, OUTPUT); pinMode(ECHO, INPUT);
  lcd.init();
  lcd.backlight();
}

void loop() {
  float cm = messeAbstand();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("Abstand:        ");
  lcd.setCursor(0, 1);
  if (cm < 0) { lcd.print("-- kein Echo    "); }
  else { lcd.print(cm, 1); lcd.print(" cm        "); }
  delay(150);
}

4LED-Ampel und Piepton hinzufügen

Jetzt kommt das Herzstück der Einparkhilfe: die Auswertung in Zonen. Über 60 cm ist alles entspannt (grün), zwischen 20 und 60 cm heißt es aufpassen (gelb), unter 20 cm ist Schluss (rot). Der Summer piept im gelben Bereich langsam und im roten Bereich schnell – ganz wie im Auto:

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
const int TRIG = 9, ECHO = 10;
const int LED_GRUEN = 5, LED_GELB = 6, LED_ROT = 7, SUMMER = 8;

unsigned long letzterPiep = 0;
bool piepAn = false;

float messeAbstand() {
  digitalWrite(TRIG, LOW); delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG, HIGH); delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG, LOW);
  long d = pulseIn(ECHO, HIGH, 30000);
  return d == 0 ? -1 : d * 0.0343 / 2.0;
}

void setup() {
  pinMode(TRIG, OUTPUT); pinMode(ECHO, INPUT);
  pinMode(LED_GRUEN, OUTPUT); pinMode(LED_GELB, OUTPUT);
  pinMode(LED_ROT, OUTPUT); pinMode(SUMMER, OUTPUT);
  lcd.init(); lcd.backlight();
}

void setzeAmpel(int g, int y, int r) {
  digitalWrite(LED_GRUEN, g);
  digitalWrite(LED_GELB, y);
  digitalWrite(LED_ROT, r);
}

void loop() {
  float cm = messeAbstand();
  int piepTakt = 0;   // 0 = aus

  lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Einparkhilfe    ");
  lcd.setCursor(0, 1);

  if (cm < 0) {
    setzeAmpel(LOW, LOW, LOW);
    lcd.print("-- warten --    ");
  } else if (cm > 60) {
    setzeAmpel(HIGH, LOW, LOW);
    lcd.print("OK  "); lcd.print(cm, 0); lcd.print(" cm     ");
  } else if (cm > 20) {
    setzeAmpel(LOW, HIGH, LOW);
    lcd.print("langsam "); lcd.print(cm, 0); lcd.print(" cm ");
    piepTakt = 400;
  } else {
    setzeAmpel(LOW, LOW, HIGH);
    lcd.print("STOP! "); lcd.print(cm, 0); lcd.print(" cm  ");
    piepTakt = 120;
  }

  // Piepton ohne delay() schalten
  if (piepTakt == 0) {
    noTone(SUMMER); piepAn = false;
  } else if (millis() - letzterPiep >= piepTakt) {
    letzterPiep = millis();
    piepAn = !piepAn;
    if (piepAn) tone(SUMMER, 2000); else noTone(SUMMER);
  }

  delay(60);
}

5Messwerte glätten für eine ruhige Anzeige

Ultraschall-Messungen springen gelegentlich um ein paar Zentimeter. Damit die Anzeige nicht zappelt, mittelst du einfach die letzten fünf Messungen. Das macht die Einparkhilfe deutlich angenehmer ablesbar:

float glaetteAbstand() {
  const int N = 5;
  float summe = 0;
  int gueltig = 0;
  for (int i = 0; i < N; i++) {
    float m = messeAbstand();
    if (m > 0) { summe += m; gueltig++; }
    delay(15);
  }
  if (gueltig == 0) return -1;
  return summe / gueltig;   // Durchschnitt der gueltigen Messungen
}

Ersetze im Hauptprogramm einfach messeAbstand() durch glaetteAbstand(). Fehlmessungen (kein Echo) werden dabei automatisch aussortiert.

Praxistipps für den Einbau

• Sensor auf Stoßfänger-Höhe: Montiere den HC-SR04 so, dass er die Fahrzeugfront trifft und nicht den Boden oder das Kennzeichen-Schild.
• Schwellwerte anpassen: Die 60/20-cm-Grenzen sind ein Startpunkt. Miss deinen Wunschabstand aus und trage ihn in den Code ein.
• Gehäuse nutzen: Ein einfaches Kunststoffgehäuse schützt die Elektronik in Garage und Carport vor Staub und Feuchtigkeit.
• Feste Verdrahtung: Läuft alles, lohnt sich der Umzug vom Breadboard auf eine Lochrasterplatine.
• Dauerbetrieb: Ein einfaches 5-V-USB-Netzteil versorgt den Aufbau rund um die Uhr.

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