HC­SR04 Ultrasonic Sensor 

Elijah J. Morgan 

Nov. 16 2014 

 

 

The purpose of this file is to explain how the HC­SR04 works. It will give a brief 

explanation of how ultrasonic sensors work in general. It will also explain how to wire 

the sensor up to a microcontroller and how to take/interpret readings. It will also discuss 

some sources of errors and bad readings. 

 

1. How Ultrasonic Sensors Work 

2. HC­SR04 Specifications 

3. Timing chart, Pin explanations and Taking 

Distance Measurements 

4. Wiring HC­SR04 with a microcontroller 

5. Errors and Bad Readings 

 

1. How Ultrasonic Sensors Work 

Ultrasonic sensors use sound to determine the distance between the sensor and the 

closest object in its path. How do ultrasonic sensors do this? Ultrasonic sensors are 

essentially sound sensors, but they operate at a frequency above human hearing.  

The sensor sends out a sound wave at a specific frequency. It then listens for that specific 

sound wave to bounce off of an object and come back (Figure 1). The sensor keeps track 

of the time between sending the sound wave and the sound wave returning. If you know 

how fast something is going and how long it is traveling you can find the distance 

traveled with equation 1. 

 

Equation 1.   d = v × t  

 

The speed of sound can be calculated based on the a variety of atmospheric 

conditions, including temperature, humidity and pressure. Actually calculating the 

distance will be shown later on in this document. 

It should be noted that ultrasonic sensors have a cone of detection, the angle of 

this cone varies with distance, Figure 2 show this relation. The ability of a sensor to