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Grove - 赤外線反射センサー

note

この文書は AI によって翻訳されています。内容に不正確な点や改善すべき点がございましたら、文書下部のコメント欄または以下の Issue ページにてご報告ください。
https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

Grove - 赤外線反射センサーは、特定の範囲内で物体の存在を検出するために使用されます。このセンサーは、IR LEDとフォトセンサー（フォトトランジスタ）のペアで構成されています。IR LEDから放射される光は、センサーの前に置かれた物体によって反射され、その反射光をフォトセンサー（フォトトランジスタ）が検出します。白色（または明るい色）の表面は、黒色（または暗い色）の表面よりも多く反射します。

反射光が検出されると、SIGピンにデジタルLOW（またはバイナリ0）出力が生成されます。オンボードのLEDインジケーターも点灯します。反射光が検出されない場合や、物体がセンサーから遠すぎる場合、SIGピンの出力はデジタルHIGH（バイナリ1）のままです。この場合、オンボードのLEDインジケーターは消灯します。このセンサーの検出可能範囲は4～16mmです。モジュールには、フォトトランジスタの出力を増幅するためのRail-to-Railオペアンプが組み込まれています。また、アンプのゲイン、つまり検出感度を調整するためのポテンショメータが搭載されています。

このセンサーを使用することで、以下のような（ただしこれに限定されない）アプリケーションを構築できます：ライン追従ロボット、光学エンコーダ、および物体カウントアプリケーション。

caution

この製品は非赤外線放射にもわずかに敏感であるため、フォトセンサーに強い光が当たると赤外線光の検出が妨害されることがあります。

バージョントラッカー​

製品バージョン変更点リリース日
v1.2以前のバージョン初期版2012年6月
バージョン1.2（現行バージョン）レイアウトの最適化2016年4月

特徴​

  • Grove互換で使いやすい
  • 高感度で信頼性が高い
  • 小型設計
  • 様々な用途に合わせて感度を調整可能
tip

Groveモジュールの詳細については、Grove Systemを参照してください。

仕様​

パラメータ値
動作電圧(V)3.3–5V
動作電流(mA)14.69–15.35 mA
有効検出距離4–15 mm
応答時間10 μs
フォトトランジスタ：ピーク感度波長800 nm
IR LED：ピーク発光波長940 nm
反射型フォトセンサーデータシート
出力オペアンプデータシート
重量4 g

対応プラットフォーム​

ArduinoRaspberry Pi
caution

上記で対応していると記載されているプラットフォームは、モジュールのソフトウェアまたは理論的な互換性を示しています。ほとんどの場合、Arduinoプラットフォーム向けのソフトウェアライブラリやコード例のみを提供しています。すべての可能なMCUプラットフォーム向けにソフトウェアライブラリやデモコードを提供することは不可能です。そのため、ユーザー自身でソフトウェアライブラリを作成する必要があります。

ハードウェア概要​

  • RPR220 反射型フォトセンサー - 高感度の反射型フォトセンサー。
  • LMV358 - レール・ツー・レールのオペアンプ。
  • LEDインジケーター - 受信した赤外線の強度が設定値を超えるとLEDが点灯します。
  • 光感度調整用ポテンショメーター - フォトセンサーの光に対する感度を調整します。

はじめに​

このモジュールを使用していくつかの基本的なアプリケーションを実装する方法を見てみましょう：

Arduinoで遊ぶ​

ライン追従​

このセンサーはロボットカーが黒いラインを追従するのを助けるために使用できます。

ハードウェア​
  • ステップ1. 以下の材料を準備してください：
Seeeduino V4.2Base ShieldGrove - Infrared Reflective Sensor白い紙と黒いペン
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  • ステップ2. Groveケーブルを使用して、Grove - Infrared Reflective SensorをGrove-Base Shieldの任意のポートに接続します。このデモではD2を使用します。

  • ステップ3. このセンサーを白色（またはその他の明るい色）の紙の上12mmに配置します。

  • ステップ4. ドライバーを使用してポテンショメーターを調整し、反射型フォトセンサーの感度を変更します。LEDインジケーターが点灯するまで調整してください。時計回りに回すと、反射型フォトセンサーが光に対してより敏感になります。
note

小さなポテンショメーターを調整する際には適切なドライバーを使用してください。強い圧力をかけたり頻繁に調整すると、ポテンショメーターのワイパーが損傷する可能性があります。

  • ステップ5. 垂直距離を維持しながら、センサーを黒いラインに向かって水平に移動させます。インジケーターLEDは黒いラインの上で消灯するはずです。まだ点灯している場合は、消灯するまでポテンショメーターを調整してください。

回転速度検出​

モーターの速度を検出するための簡単な光学エンコーダを実装してみましょう。

ハードウェア​
  • ステップ1. 以下の材料を準備してください：
Seeeduino V4.2Base ShieldGrove - Infrared Reflective Sensor3V/5V DCモーター
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  • ステップ 2. 赤外線反射センサーを Grove - Base Shield の D2 ポートに接続し、モーターを D6 に接続します（実際には、モーターに電力を供給するために VCC と GND を接続するだけで十分です）。
  • ステップ 3. モーターに丸い白い紙皿（黒い線が描かれているもの）を取り付けます。この回転エンコーダーの近くにセンサーを配置し、モーターを動作させます。
ソフトウェア​

  • ステップ 1. Arduino timer1 ライブラリ をダウンロードし、Arduino IDE のライブラリフォルダに追加します。デモコードの実行方法についてはガイドを参照してください。

  • ステップ 2. ライブラリのインストール方法を参照して、Arduino 用のライブラリをインストールします。

  • ステップ 3. 新しいスケッチを開き、以下のコードをスケッチにコピーします。

unsigned int counter=0;
void blink()
{
    counter++;
}
void timerIsr()
{
    Timer1.detachInterrupt();  // timer1 を無効化
    Serial.print("モーターの速度: ");
    Serial.print(counter,DEC);
    Serial.println("回転/秒");
    counter=0;
    Timer1.attachInterrupt( timerIsr );  // timer1 を有効化
}
void setup()
{
    Serial.begin(9600);
    Timer1.initialize(1000000); // 1秒のタイマーを設定
    attachInterrupt(0, blink, RISING);  // INT0
    Timer1.attachInterrupt( timerIsr ); // サービスルーチンをここにアタッチ
}
void loop()
{

}

  • ステップ 4. デモをアップロードします。コードのアップロード方法がわからない場合は、コードのアップロード方法を確認してください。

  • ステップ 5. Arduino IDE の シリアルモニタ を開きます。ツール -> シリアルモニタ をクリックするか、++ctrl+shift+m++ キーを同時に押します。すべてが正常に動作していれば、速度が表示されます。

Raspberry Pi で遊ぶ​

ハードウェア​

  • ステップ 1. 以下の材料を準備します：
Raspberry PiGrovePi_PlusGrove - 赤外線反射センサー
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  • ステップ 2. GrovePi_Plus を Raspberry Pi に接続します。

  • ステップ 3. Grove - 赤外線反射センサーを GrovePi_Plus の D4 ポートに接続します。

  • ステップ 4. Raspberry Pi を USB ケーブルで PC に接続します。

ソフトウェア​

tip

このウィキでは、~/GrovePi/ のパスを使用しています。/home/pi/Desktop/GrovePi の代わりに使用してください。ステップ 2 とステップ 3 で同じパスを使用する必要があります。

note

ファームウェアを更新することを強くお勧めします。一部のセンサーでは、更新しないとエラーが発生する可能性があります。

  • ステップ 3. Github リポジトリをクローンします。
cd ~
git clone https://github.com/DexterInd/GrovePi.git
  • ステップ 4. コードを確認します。
cd ~/GrovePi/Software/Python
sudo nano grove_infrared_reflective_sensor.py

次のようなコードが表示されます：

import time
import grovepi
 
# Grove 赤外線反射センサーをデジタルポート D4 に接続
# SIG,NC,VCC,GND
sensor = 4
 
grovepi.pinMode(sensor,"INPUT")
 
while True:
    try:
        # センサーは黒い表面で HIGH、白い表面で LOW を返します
        if grovepi.digitalRead(sensor) == 1:
            print "黒い表面を検出"
        else:
            print "白い表面を検出"
 
        time.sleep(.5)
 
    except IOError:
        print "エラー"

次に ++ctrl+x++ を押して nano を終了します。

  • ステップ 5. デモを実行するには、ターミナルで以下のコマンドを実行します：
sudo python grove_infrared_reflective_sensor.py

結果は次のようになります：

pi@raspberrypi:~/GrovePi/Software/Python $ sudo python grove_infrared_reflective_sensor.py
黒い表面を検出
黒い表面を検出
黒い表面を検出
黒い表面を検出
黒い表面を検出
白い表面を検出
白い表面を検出
白い表面を検出
黒い表面を検出
黒い表面を検出
黒い表面を検出
黒い表面を検出
黒い表面を検出
黒い表面を検出

回路図オンラインビューア​

リソース​

技術サポートと製品ディスカッション​

産業用センサーへのアップグレード可能​

SenseCAP S2110 コントローラーと S2100 データロガーを使用することで、Grove を簡単に LoRaWAN® センサーに変えることができます。Seeed はプロトタイピングをサポートするだけでなく、SenseCAP シリーズの堅牢な産業用センサーを使用してプロジェクトを拡張する可能性も提供します。

IP66 ハウジング、Bluetooth 設定、グローバル LoRaWAN® ネットワークとの互換性、内蔵 19 Ah バッテリー、そして強力なアプリサポートにより、SenseCAP S210x は産業用途に最適な選択肢となります。このシリーズには、土壌水分、空気温度と湿度、光強度、CO2、EC、そして 8-in-1 気象ステーション用センサーが含まれています。次の成功する産業プロジェクトには最新の SenseCAP S210x をぜひお試しください。

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