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超音波センサーモジュール（HC-SR04）

概要

超音波センサーモジュール（HC-SR04）は、超音波波を用いて2cmから400cmまでの距離を測定するセンサーです。ロボティクスやオートメーションプロジェクトでよく使用されます。このモジュールは、超音波送信機と受信機から構成され、超音波波を送受信します。

原理

このモジュールは、超音波送信機、受信機、制御回路を含みます。基本的な原理は以下の通りです：

IOフリップフロップを使用して、少なくとも10usの高レベル信号を処理します。
モジュールは自動的に8つの40kHzを送信し、パルス信号が戻るかどうかを検出します。
信号が戻ると、高レベルを通過し、高出力IO持続時間は超音波波の送信からその戻りまでの時間です。この場合、テスト距離 =（高時間 x 音速（340 m / s）/ 2）。

以下にタイミング図を示します。

測定を開始するには、トリガー入力に短い10usパルスを供給するだけで、その後モジュールは40kHzで8周期の超音波を送出し、そのエコーを上げます。トリガー信号の送信とエコー信号の受信の時間間隔を通じて、範囲を計算できます。

注釈

トリガー信号とエコー信号の信号衝突を防ぐために、60ms以上の測定周期を使用することが推奨されます。

計算式：

us / 58 = センチメートル
us / 148 = インチ
距離 = 高レベル時間 x 音速（340m/s）/ 2;

使い方

使用する電子部品

Arduino Uno R4またはR3ボード * 1
超音波センサーモジュール * 1
ジャンパーワイヤー

回路の組み立て

コード

コードの説明

ピン宣言：

まず、超音波センサー用のピンを定義します。 echoPin と trigPin は整数として宣言され、それらの値はArduinoボード上の物理的な接続に合わせて設定されます。
```
const int echoPin = 3;
const int trigPin = 4;
```
setup() 関数：

setup() 関数は、シリアル通信を初期化し、ピンモードを設定し、超音波センサーが使用可能であることを示すメッセージを出力します。
```
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  Serial.println("超音波センサー：");
}
```
loop() 関数：

loop() 関数は、センサーからの距離を読み取り、それをシリアルモニターに出力し、次の繰り返しの前に400ミリ秒遅延します。
```
void loop() {
  float distance = readDistance();
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");
  delay(400);
}
```

readDistance() 関数：

readDistance() 関数は、超音波センサーをトリガーし、信号が戻るまでの時間に基づいて距離を計算します。

float readDistance() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);   // Set trig pin to low to ensure a clean pulse
  delayMicroseconds(2);         // Delay for 2 microseconds
  digitalWrite(trigPin, HIGH);  // Send a 10 microsecond pulse by setting trig pin to high
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);  // Set trig pin back to low
  float distance = pulseIn(echoPin, HIGH) / 58.00;  // Formula: (340m/s * 1us) / 2
  return distance;
}

追加のアイデア

距離をシリアルモニターではなくLCD画面に表示する
対象物が閾値距離内にある場合にLEDを点灯する

その他のプロジェクト

スマートゴミ箱