Raspberry Pi 電子工作 09:距離センサー(HC-SR04)で距離を測る

「HC-SR04」という電子部品があります。

これは、超音波を発射し、跳ね返ってきた超音波を検知するものです。

イルカなどと同じ原理ですね。

今回は、この電子部品をPythonから制御して、センサーからの距離を測定してみます。

1. センサーの購入

 　　センサーを購入します。

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2. 配線

　　センサーとRaspberry Pi を接続します。

HC－SR04

3. Pythonプログラミング

　　仕様はシンプルに、0.5秒ごとに距離を測定、20回ほど繰り返します。

　　結果はターミナルに表示されます。

　　なお、距離の算出は「乾燥空気」での音速、「33145 [cm/S]」を基にしています。

　　正確な算出には、温度（室温）や湿度を加味する必要があるようです。

　　今回は、精度はあまり気にせず、センサーを動かすことを目的とします。

　　その精度についてですが、センサーのしくみ、超音波の跳ね返りを利用するためか、服を着た状態ではあまりうまく測れていないようです。

# -*- coding: utf-8 -*-
# 日本語コメントをエラーとしないように、UTF-8で保存

# 使用するライブラリのインポート
import time
import RPi.GPIO as GPIO

# 定数の定義
PIN_TRIG = 24
PIN_ECHO = 25
# 音速(cm / s)
SPEED_OF_SOUND = 33145

def init_GPIO():
    # GPIOの初期設定
    GPIO.setwarnings(False)
    GPIO.setmode(GPIO.BCM)

    GPIO.setup(PIN_TRIG, GPIO.OUT)
    GPIO.setup(PIN_ECHO, GPIO.IN)

def calc_distance():
    # 0.5秒ほど落ち着かせれる
    GPIO.output(PIN_TRIG, GPIO.LOW)
    time.sleep(0.5)
    # 0.00001秒間、超音波を発射
    GPIO.output(PIN_TRIG, True)
    time.sleep(0.00001)
    GPIO.output(PIN_TRIG, False)

    # 超音波が跳ね返ってくるまでの時間を計測
    while GPIO.input(PIN_ECHO) == 0:
        signaloff = time.time()
    while GPIO.input(PIN_ECHO) == 1:
        signalon = time.time()    
    time_passed = signalon - signaloff

    # 距離を計算する(音速 * 超音波を出力、戻ってくるまでの時間 / 2)
    distance = SPEED_OF_SOUND * time_passed / 2
    return distance

init_GPIO()

for measure in range(20):
    # 0.5 * 20 で、10秒間、0.5秒間隔で測定結果を表示
    # 測定結果が約0.5秒で取得されるので、
    # 0.5秒毎に距離が測定される
    distance = f'{calc_distance():.3f}'
    print(f'distance: {distance: >7} cm')

GPIO.cleanup()