注釈

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超音波

概要

車をバックする際、衝突を避けるために車と周囲の障害物との距離を確認します。その距離を検出する装置が超音波センサーです。この実験では、超音波がどのように距離を検出するかを学びます。

必要なコンポーネント

このプロジェクトでは、以下のコンポーネントが必要です。

全てのキットを一式購入するのが便利です。こちらがリンクです：

名称

このキットのアイテム数

リンク

Elite Explorer Kit

300+

Elite Explorer Kit

下記のリンクから個別に購入することもできます。

コンポーネント紹介

購入リンク

Arduino Uno R4 WiFi

-

ブレッドボード

購入

ジャンパーワイヤー

購入

超音波モジュール

購入

I2C LCD1602

購入

配線図

../_images/06-ultrasonic_module_bb.png

回路図

../_images/06_ultrasonic_schematic.png

コード

注釈

  • elite-explorer-kit-main\basic_project\06-ultrasonic のパスの下にある 06-ultrasonic.ino ファイルを直接開く。

  • または、このコードをArduino IDEにコピーします。

コード解析

1. 超音波センサーとLCD1602の初期化

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);  // initialize the Liquid Crystal Display object with the I2C address 0x27, 16 columns and 2 rows

// Define the pin numbers for the ultrasonic sensor
const int echoPin = 3;
const int trigPin = 4;

void setup() {
  pinMode(echoPin, INPUT);               // Set echo pin as input
  pinMode(trigPin, OUTPUT);              // Set trig pin as output

  lcd.init();       // initialize the LCD
  lcd.clear();      // clear the LCD display
  lcd.backlight();  // Make sure backlight is on

}

2. LCD1602で距離を表示

void loop() {
  float distance = readDistance();  // Call the function to read the sensor data and get the distance

  lcd.setCursor(0, 0);         //Place the cursor at Line 1, Column 1. From here the characters are to be displayed
  lcd.print("Distance:");      ////Print Distance: on the LCD
  lcd.setCursor(0, 1);         //Set the cursor at Line 1, Column 0
  lcd.print("               ");  //Here is to leave some spaces after the characters so as to clear the previous characters that may still remain.
  lcd.setCursor(7, 1);         //Set the cursor at Line 1, Column 7.
  lcd.print(distance);         // print on the LCD the value of the distance converted from the time between ping sending and receiving.
  lcd.setCursor(14, 1);        //Set the cursor at Line 1, Column 14.
  lcd.print("cm");             //print the unit "cm"

  delay(800);                       // Delay for 800 milliseconds before repeating the loop
}

3. 時間を距離に変換

float readDistance(){// ...}

ここでの「PING」は、超音波センサーが超音波パルス（または「PING」）を送出し、そのエコーを待つプロセスを指します。

PINGは、2マイクロ秒以上のHIGHパルスによってトリガーされます。（クリーンなHIGHパルスを保証するために、事前に短いLOWパルスを与えます。）

digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);

エコーピンはPINGからの信号を読み取るために使用され、その持続時間はピンの送信からオブジェクトのエコーの受信までの時間（マイクロ秒）です。以下の関数を使用して持続時間を取得します。

pulseIn(echoPin, HIGH);

音速は340m/sまたは29マイクロ秒/センチメートルです。

これにより、ピンによる往復の移動距離が得られるため、障害物までの距離を取得するために2で割ります。

float distance = pulseIn(echoPin, HIGH) / 29.00 / 2;     // Formula: (340m/s * 1us) / 2