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レッスン23: 超音波センサーモジュール (HC-SR04)

このレッスンでは、Raspberry Pi Pico WとHC-SR04超音波センサーを使用して距離を測定する方法を学びます。センサーをPico Wに接続し、制御するためのMicroPythonスクリプトを作成する方法について説明します。レッスンでは、超音波が物体から反射して戻るまでの時間に基づいて距離を計算する方法を取り上げます。この実践的なプロジェクトは、センサーの扱い、デジタル信号の処理、およびMicroPythonでの基本的な計算に関する洞察を提供し、Raspberry Pi Pico Wを使用したハードウェアインターフェースに興味のある方に適しています。

必要な部品

このプロジェクトでは、以下の部品が必要です。

全てが揃ったキットを購入すると便利です。リンクはこちら：

Name	ITEMS IN THIS KIT	LINK
Universal Maker Sensor Kit	94	Universal Maker Sensor Kit

以下のリンクから別々に購入することもできます。

Component Introduction	Purchase Link
Raspberry Pi Pico W	-
超音波センサーモジュール (HC-SR04)	購入
ブレッドボード	購入

配線

../_images/Lesson_23_ultrasonic_sensor_bb.png

コード

import machine  # Import machine module for hardware control
import time  # Import time module for delays

# Define pin numbers for ultrasonic sensor's TRIG and ECHO pins
TRIG = machine.Pin(17, machine.Pin.OUT)  # TRIG pin set as output
ECHO = machine.Pin(16, machine.Pin.IN)  # ECHO pin set as input


def distance():
    # Function to calculate distance in centimeters
    TRIG.low()  # Set TRIG low
    time.sleep_us(2)  # Wait for 2 microseconds
    TRIG.high()  # Set TRIG high
    time.sleep_us(10)  # Wait for 10 microseconds
    TRIG.low()  # Set TRIG low again

    # Wait for ECHO pin to go high
    while not ECHO.value():
        pass

    time1 = time.ticks_us()  # Record time when ECHO goes high

    # Wait for ECHO pin to go low
    while ECHO.value():
        pass

    time2 = time.ticks_us()  # Record time when ECHO goes low

    # Calculate the duration of the ECHO pin being high
    during = time.ticks_diff(time2, time1)

    # Return the calculated distance (using speed of sound)
    return during * 340 / 2 / 10000  # Distance in centimeters


# Main loop
while True:
    dis = distance()  # Get distance from sensor
    print("Distance: %.2f cm" % dis)  # Print distance
    time.sleep_ms(300)  # Wait for 300 milliseconds before next measurement

コード解析

ライブラリのインポート

``machine``モジュールと ``time``モジュールは、それぞれハードウェア固有の機能と時間関連の機能にアクセスするためにインポートされます。
```
import machine
import time
```
HC-SR04のピン設定

HC-SR04センサー用に2つのGPIOピンが定義されています。 ``TRIG``は超音波パルスをトリガーするための出力ピンであり、 ``ECHO``は反射パルスを受信するための入力ピンです。
```
TRIG = machine.Pin(17, machine.Pin.OUT)
ECHO = machine.Pin(16, machine.Pin.IN)
```

距離測定関数

``distance``関数は超音波パルスをトリガーし、エコーが戻るまでの時間に基づいて距離を計算します。エコーの持続時間を測定するために時間関連の関数を使用します。

詳細については、超音波センサーモジュールの動作原理についての principle を参照してください。

def distance():
    TRIG.low()
    time.sleep_us(2)
    TRIG.high()
    time.sleep_us(10)
    TRIG.low()

    while not ECHO.value():
        pass

    time1 = time.ticks_us()

    while ECHO.value():
        pass

    time2 = time.ticks_us()
    during = time.ticks_diff(time2, time1)
    return during * 340 / 2 / 10000

メインループ

メインループは継続的に ``distance``関数を呼び出し、測定された距離を表示します。センサーの飽和を防ぐために各測定の間に300ミリ秒待機します。
```
while True:
    dis = distance()
    print("Distance: %.2f cm" % dis)
    time.sleep_ms(300)
```