Arduino（16） 超音波センサーによる距離の測定
posi-think
アマゾンで購入した音波センサーHC-SR04を使って距離の測定を行いました。
概要
超音波は、音響振動の一種で、人間の耳では聞こえない周波数の音波のことです。身近なもので言えばコウモリやイルカなどが、超音波を自ら発生し、その反射波を聞き分けることが出来ます。通常人間は約 20Hz～20kHz の周波数の音波は聞くことができ、これを可聴周波数といいますが、範囲以外の音は聞くことができません。（年齢を重ねてくると、20kHzの音なんて全く聞こえません。）人間の耳には聞こえない 20Hz 以下の音の事を低周波音波といい 20kHz 以上の音の事を超音波といいます。
超音波は、空気などの音を伝える媒体の、密度の濃淡として伝わるもので疎密波といわれています。このため特性は、媒体の性質により大きく左右されます。音波の伝わる速さは媒体によって決まり、周波数にはあまり影響されませんが、温度には影響されるのでそれを考慮しなければなりません。一般に超音波の伝播速度は速度を V[m/s]とすると
V＝331.5＋0.60714×t
と表されます。この時の t は摂氏温度[℃]です。
超音波センサとは、その名の通り、超音波を発して、対象物に反射して超音波が返ってくるまでの時間を計測します。この時間が計測できれば、速さがわかっているわけですから、距離が計算できることになります。
回路図
スケッチ
int TRIG = 3;
int ECHO = 2;
double duration = 0;
double distance = 0;
double speed_of_sound = 331.5 + 0.6 * 15; // 15℃の気温の想定
void setup() {
Serial.begin( 9600 );
pinMode(ECHO, INPUT );
pinMode(TRIG, OUTPUT );
}
void loop() {
digitalWrite(TRIG, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite( TRIG, HIGH );
delayMicroseconds( 10 );
digitalWrite( TRIG, LOW );
duration = pulseIn( ECHO, HIGH ); // 往復にかかった時間[マイクロ秒]
if (duration > 0) {
duration = duration / 2; // 往路にかかった時間
distance = duration * speed_of_sound * 100 / 1000000;
Serial.print("Distance:");
Serial.print(distance);
Serial.println(" cm");
}
}
delay(1000);
}
結果
これだけの回路で距離が測れるなんて、感動ものです。
