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やさしい電子工作

Maker Pi RP2040でサーボモーターを使う

被写体との距離に応じてサーボモーターの回転角度を変える

超音波センサー(ultrasonicsensor)を使って被写体との距離を測定し、サーボモータの角度を変える。 電子工作では、ＨＣ－ＳＲ０４という超音波距離センサーを使うことが多い。

超音波距離センサー　ＨＣ－ＳＲ０４

超音波センサー 超音波距離センサー　ＨＣ－ＳＲ０４の仕様
測距範囲：2~400cm
(センサー基板正面を中心とした15度の範囲、分解能：0.3cm)
電源電圧：DC 5.0V
動作電流：15mA
動作周波数：40kHz
トリガ信号：10μS(TTLレベルのパルス波)
エコー出力信号：反射(往復)時間
サイズ：45×20×15mm

購入先：秋月電子通商

音波距離センサーで

超音波を発信し、被写体に跳ね返ってくる往復時間から距離が求められる。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　距離（(m)　　＝　音速ｘ（往復時間(秒)/2)

　　　　　　　　　　　　　音速は、
　　　　　　　　　　　　　　　　　　音速(m/秒）　＝　331.5　＋　0.61　X　温度（摂氏）

　　　　　　　　　　　　　従って距離は
　　　　　　　　　　　　　　　　　　距離(m)　　　＝　(331.5　＋　0.61　X　温度（摂氏）)ｘ（往復時間（秒)/2)

超音波距離センサー　ＨＣ－ＳＲ０４の距離測定の仕組み

距離測定原理

　　　　　　　　　　➀　Triggerピンを10μ秒だけHighにすると、超音波が発信される
　　　　　　　　　　➁　➀の発振が終わったタイミングでEchoピンがHighになる
　　　　　　　　　　➂　➁跳ね返ってきたパルスを受信するとEchoピンがLowになる発振が終わったタイミングでEchoピンがHighになる
　　　　　　　　　　④　➂跳ね返ってきたパルスを受信するとEchoピンがLowになる

　 　

被写体との距離でサーボモーターの回転角度を変えるPythonプログラム

サーボモーターSG90をMakerPiRP2040のピン番号12に差し、ＨＣ－ＳＲ０４のtriggerを3番、echoを2番ピンに差す

from machine import Pin, PWM
import utime

# 超音波センサーのGPIO設定
trigger = Pin(3, machine.Pin.OUT)
echo = Pin(2, machine.Pin.IN)
t = 20　#温度20℃

#サーボモーターSG90をMakerPiRP2040のピン番号12に差しておく
pwm = PWM(Pin(12))
pwm.freq(50)

def servo_value(degree):

def read_distance():

trigger.low()

utime.sleep_us(2)

trigger.high()

utime.sleep_us(10)

　　　　　　　　　　　　　#trigerを10マイクロ秒発射

trigger.low()


#print(echo.value(),"/",trigger.value())

while echo.value() == 0:

signaloff = utime.ticks_us()

　　　　　　#マイクロ秒

while echo.value() == 1:

signalon = utime.ticks_us()

timepassed = (signalon - signaloff)

　　　　#マイクロ秒

timepassed = timepassed*10**(-6)

　 　　#秒に換算

distance = (331.5 + 0.61*t)*timepassed/2

print("dinstance: ",distance,"m")


　　　

if distance > 2:

pwm.duty_u16(servo_value(0))


#距離が2m以内に近づいたらサーボモーターの角度を90°にする

elif distance <= 2 and distance > 0.5:

pwm.duty_u16(servo_value(90))

#距離が50cm以内に近づいたらサーボモーターの角度を180°にする

elif distance <= 0.5:

pwm.duty_u16(servo_value(180))



while True:

read_distance()

utime.sleep(0.1)