ESP-WROOM-02に距離センサー(HC-SR04)を接続して距離を測定する – 自由研究

こんばんは、よつばです。

最近、ESP-WROOM-02 (ESP8266) 現:ESPr Developerで遊んでいます。今回は距離センサー(HC-SR04)を接続してみたので、その様子を紹介します。

HC-SR04では、音波を射出し、受信までに要した時間から、距離を算出します。

音速は331.5+0.6×温度m/s (近似式)です。従って気温20度のときの音速は343.5m/sです。受信までの時間が0.02秒なら、往復なので2で割って、0.01秒で343.5m進んだことになるので、距離は3.435mとなります。

正確な距離を測るためには温度センサーが必要でした。今回は音速340m/sで近似して実験してみます。

秋月電子で400円程度です。Amazonでは200円程度で売っていました。

 

HC-SR04には4本端子があります。電源2本(Vcc, GND)、Trig、Echoです。Vccは5Vなので、ESP-WROOM-02のVoutを繋ぎます。

GNDにはGNDを繋ぎます。

Trigは音波を射出する端子、Echoは音波を受信する端子。それぞれ任意のGPIOに繋ぎます。私はTrig＝4、Echo=5にしました。

 

VoutはVinにかけた電圧、またはmicroUSBの電圧がそのまま出ます。ESP-WROOM-02がmicroUSB給電の場合は、Voutも5Vが出力されて問題ありません。電源をVinから取る場合、ESP-WROOM-02が3.3V動作なので、もし5V未満でESP-WROOM-02に電源供給をしている場合は、Voutも5V未満となるため、HC-SR04の電源としては不足することになります。

/********************
 * 距離センサーHC-SR04を使用して距離を測定する
 ********************/
// 設定
const int TRIG = 4; // Trig出力ピン
const int ECHO = 5; // Echo入力ピン

void setup() {
 Serial.begin(9600); // シリアルモニタとの接続レート9600kbps
 pinMode(TRIG, OUTPUT); // 出力ピンの設定
 pinMode(ECHO, INPUT); // 入力ピンの設定
 digitalWrite(TRIG, LOW); // 初期状態をLOWにセット
}

void loop() {
 digitalWrite(TRIG, HIGH); // 音波出力を開始
 delayMicroseconds(10); // 10μ秒間射出
 digitalWrite(TRIG, LOW); // 音波出力を停止
 
 double time = pulseIn(ECHO, HIGH); // 出力した音波が返って来るまでの時間を取得
 double distance = (time / 1000 / 1000) / 2 * (340 * 100); // 計測時間に音速を掛けて距離を算出
 // time(μ秒)を秒に換算する(÷1,000,000)、片道時間(÷2)、音速(m)をcmに換算する(×100)
 Serial.print(distance);
 Serial.println(" cm");
 delay(1000);
}

測定実施

ESP-WROOM-02に書き込んで実行したところ、計測結果が表示されました。

 

今回、ESP-WROOM-02と距離センサーHC-SR04を接続し、音波を使って距離を測定してみました。温度センサーを用いなかったため、正確な距離にはなりませんでした。また、センサーの値はばらつくため、利用するためにはフィルタが必要です。次回はフィルタを追加してみたいと思います。

→次の記事 (ESP-WROOM-02と距離センサー(HC-SR04)でフィルターを使用して測定する)