3.1.3 リバースアラーム¶

はじめに¶

このプロジェクトでは、LCD、ブザー、超音波センサーを使用して、リバースアシストシステムを作成します。これをリモートコントロール車に取り付けて、車をガレージにバックさせる実際のプロセスをシミュレートできます。

必要な部品¶

このプロジェクトには、以下の部品が必要です。

../_images/4.1.9_reversing_alarm_list.png

回路図¶

超音波センサーは、障害物との距離をコードの形でLCDに表示します。同時に、超音波センサーは異なる距離値に応じてブザーから警告音を出力します。

../_images/4.1.9_reversing_alarm_schematic.png

実験手順¶

ステップ1: 回路を組み立てます。

../_images/4.1.9_reversing_alarm_circuit.png

ステップ2: ディレクトリを変更します。

cd ~/raphael-kit/python-pi5

ステップ3: 実行します。

sudo python3 3.1.3_ReversingAlarm_zero.py

このコードを実行すると、超音波センサーモジュールが障害物までの距離を検出し、その距離情報をLCD1602に表示し、同時にブザーから距離に応じて周波数が変化する警告音が鳴ります。

注釈

FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/dev/i2c-1' エラーが発生した場合は、I2Cを有効にするために I2C構成を参照してください。
ModuleNotFoundError: No module named 'smbus2' エラーが表示された場合は、sudo pip3 install smbus2 を実行してください。
エラー OSError: [Errno 121] Remote I/O error が表示された場合、モジュールの接続が誤っているか、モジュールが壊れていることを意味します。
コードと配線は正常ですが、LCDにコンテンツが表示されない場合は、バックのポテンショメーターを回してコントラストを増加させることができます。

コード

注釈

以下のコードを 変更/リセット/コピー/実行/停止 することができます。ただし、変更する前に raphael-kit/python-pi5 のようなソースコードのパスに移動する必要があります。コードを変更した後、効果を確認するために直接実行できます。

#!/usr/bin/env python3
import LCD1602
import time
from gpiozero import DistanceSensor, Buzzer

# GPIOピンとともに超音波センサーを初期化します
sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23)  # EchoピンはGPIO 24、TriggerピンはGPIO 23です

# GPIOピン17に接続されたブザーを初期化します
buzzer = Buzzer(17)

def lcdsetup():
    # I2Cアドレスとバックライトを有効にしてLCDを初期化します
    LCD1602.init(0x27, 1)  # 0x27はLCDのI2Cアドレスです
    LCD1602.clear()  # LCDディスプレイをクリアします
    # LCDに起動メッセージを表示します
    LCD1602.write(0, 0, '超音波センサー起動中')
    LCD1602.write(1, 1, 'SunFounder製')
    time.sleep(2)  # 2秒待機します

def distance():
    # センサーによって測定された距離を計算して返します
    dis = sensor.distance * 100  # 距離をセンチメートルに変換します
    print('距離: {:.2f} cm'.format(dis))  # 小数点以下2桁の距離を表示します
    time.sleep(0.3)  # 次の測定まで0.3秒待機します
    return dis

def loop():
    # 距離を連続して測定し、LCDとブザーを更新します
    while True:
        dis = distance()  # 現在の距離を取得します
        # 距離に基づいて距離を表示し、アラートを処理します
        if dis > 400:  # 距離が範囲外かどうかをチェックします
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'エラー')
            LCD1602.write(3, 1, '範囲外')
            time.sleep(0.5)
        else:
            # LCDに現在の距離を表示します
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, '距離:')
            LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
            # 距離に基づいてブザーの周波数を調整します
            if dis >= 50:
                time.sleep(0.5)
            elif 20 < dis < 50:
                # 中距離：中程度のブザー周波数
                for _ in range(2):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.2)
            elif dis <= 20:
                # 近距離：高いブザー周波数
                for _ in range(5):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.05)

try:
    lcdsetup()  # LCDディスプレイをセットアップ
    loop()      # 測定ループを開始
except KeyboardInterrupt:
    # ユーザーによる割り込み（例：Ctrl+C）でブザーをオフにしてLCDをクリアします
    buzzer.off()
    LCD1602.clear()

コードの説明

このスクリプトでは、さまざまなライブラリを機能に活用しています。 LCD1602 ライブラリはLCDディスプレイを管理し、 time は時間に関連する機能を提供します。 gpiozero ライブラリは、Raspberry PiのGPIOピン操作に必要であり、特にDistanceSensorとBuzzerの操作に使用されます。
```
#!/usr/bin/env python3
import LCD1602
import time
from gpiozero import DistanceSensor, Buzzer
```

超音波センサーは、エコーとトリガーピンがそれぞれGPIOピン24と23に接続されてセットアップされています。さらに、ブザーはGPIOピン17に接続されています。

# GPIOピンで超音波センサーを初期化
sensor = DistanceSensor(echo=24, trigger=23)  # エコーピンはGPIO 24、トリガーピンはGPIO 23です

# GPIOピン17に接続されたブザーを初期化
buzzer = Buzzer(17)

LCDディスプレイの初期化では、クリアしてから起動メッセージを表示する手順が含まれています。

def lcdsetup():
    # I2Cアドレスとバックライトを有効にしてLCDを初期化
    LCD1602.init(0x27, 1)  # 0x27はLCDのI2Cアドレスです
    LCD1602.clear()  # LCDディスプレイをクリア
    # LCD上に起動メッセージを表示
    LCD1602.write(0, 0, 'Ultrasonic Starting')
    LCD1602.write(1, 1, 'By SunFounder')
    time.sleep(2)  # 2秒待機

distance 関数は超音波センサーによって測定された距離を計算し、センチメートル単位で値を返します。

def distance():
    # センサーによって測定された距離を計算して返す
    dis = sensor.distance * 100  # 距離をセンチメートルに変換
    print('Distance: {:.2f} cm'.format(dis))  # 距離を小数点以下2桁で表示
    time.sleep(0.3)  # 次の測定前に0.3秒待機
    return dis

メインループは距離を連続的に測定し、LCDとブザーの両方を更新します。測定された距離に基づいて異なる距離範囲を処理し、エラーメッセージを表示したり、測定された距離に基づいてブザーの周波数を変更したりします。

def loop():
    # 距離を連続的に測定し、LCDとブザーを更新
    while True:
        dis = distance()  # 現在の距離を取得
        # 距離に基づいてアラートを表示し、処理
        if dis > 400:  # 距離が範囲外かどうかをチェック
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Error')
            LCD1602.write(3, 1, 'Out of range')
            time.sleep(0.5)
        else:
            # LCD上に現在の距離を表示
            LCD1602.clear()
            LCD1602.write(0, 0, 'Distance is')
            LCD1602.write(5, 1, str(round(dis, 2)) + ' cm')
            # 距離に基づいてブザーの周波数を調整
            if dis >= 50:
                time.sleep(0.5)
            elif 20 < dis < 50:
                # 中距離：中程度のブザーの周波数
                for _ in range(2):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.2)
            elif dis <= 20:
                # 近距離：高いブザーの周波数
                for _ in range(5):
                    buzzer.on()
                    time.sleep(0.05)
                    buzzer.off()
                    time.sleep(0.05)

実行時、スクリプトはLCDをセットアップし、メインループに入ります。キーボードコマンド（Ctrl+C）で割り込みが発生すると、ブザーがオフになり、LCDがクリアされます。

try:
    lcdsetup()  # LCDディスプレイのセットアップ
    loop()      # 測定ループの開始
except KeyboardInterrupt:
    # ユーザー割り込み（Ctrl+Cなど）でブザーをオフにし、LCDをクリア
    buzzer.off()
    LCD1602.clear()