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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、超音波距離センサーをRaspberry Piに接続し、距離測定を行うためのPythonスクリプトを書く方法を学びます。センサーのトリガーピンをGPIO 17に、エコーピンをGPIO 27に配線する手順を説明します。提供されたPythonコードを使用して距離を測定し、センチメートル単位で表示します。

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。

全てが揃ったキットを購入すると便利です。リンクはこちらです：

Name

ITEMS IN THIS KIT

LINK

Universal Maker Sensor Kit

94

Universal Maker Sensor Kit

以下のリンクから個別に購入することもできます。

Component Introduction

Purchase Link

Raspberry Pi 5

購入

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_Pi_bb.png

コード

#!/usr/bin/env python3
from gpiozero import DistanceSensor
from time import sleep

# Initialize the DistanceSensor using GPIO Zero library
# Trigger pin is connected to GPIO 17, Echo pin to GPIO 27
sensor = DistanceSensor(echo=27, trigger=17)

try:
    # Main loop to continuously measure and report distance
    while True:
        dis = sensor.distance * 100  # Measure distance and convert from meters to centimeters
        print('Distance: {:.2f} cm'.format(dis))  # Print the distance with two decimal precision
        sleep(0.3)  # Wait for 0.3 seconds before the next measurement

except KeyboardInterrupt:
    # Handle KeyboardInterrupt (Ctrl+C) to gracefully exit the loop
    pass

コード解析

  1. ライブラリのインポート

    スクリプトは、超音波センサーのためにgpiozeroライブラリから DistanceSensor を、タイミング制御のためにtimeモジュールから sleep をインポートすることから始まります。

    from gpiozero import DistanceSensor
from time import sleep

  2. 距離センサーの初期化

    DistanceSensor オブジェクト sensor が作成され、 echo ピンと trigger ピンがそれぞれGPIO 27とGPIO 17に接続されます。これらのピンは、距離測定のために超音波信号の送受信に使用されます。

    sensor = DistanceSensor(echo=27, trigger=17)

  3. 継続的な監視ループの実装

    • 無限ループ（ while True: ）を持つ try ブロックが使用され、継続的に距離を測定します。

    • ループ内で、 sensor.distance はメートル単位で測定された距離を返し、それをセンチメートルに変換して dis に保存します。

    • 距離は format メソッドを使用して小数点以下2桁の精度で表示されます。

    • sleep(0.3) は各測定の間に0.3秒の遅延を追加し、読み取りの頻度を制御してCPUの負荷を軽減します。


    try:
    while True:
        dis = sensor.distance * 100
        print('Distance: {:.2f} cm'.format(dis))
        sleep(0.3)

  4. 優雅な終了のためのKeyboardInterruptの処理

    except ブロックはKeyboardInterrupt（通常はCtrl+C）をキャッチするために使用されます。これが発生すると、追加のアクションを取ることなくスクリプトはループを正常に終了します。

    except KeyboardInterrupt:
    pass