Grove - 超音波レンジャー

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

pir

この Grove - 超音波レンジャーは、40kHzで動作する非接触型距離測定モジュールです。信号ピンを介して10uS以上のパルストリガー信号を提供すると、Grove_Ultrasonic_Ranger は40kHzのサイクルレベルを8サイクル発信し、エコーを検出します。エコー信号のパルス幅は測定された距離に比例します。以下の式で距離を計算できます：距離 = エコー信号のハイタイム * 音速 (340M/S) / 2。Grove_Ultrasonic_Ranger のトリガー信号とエコー信号は1つのSIGピンを共有します。

danger

Grove-Ultrasonic-Ranger をホットプラグしないでください。センサーが損傷する可能性があります。測定エリアは0.5平方メートル以上で滑らかである必要があります。

バージョン

製品バージョン	変更点	リリース日
Grove-Ultrasonic ranger V1.0	初期バージョン	2012年3月
Grove-Ultrasonic ranger V2.0	以下の変更により低電圧メインボードでの電力安定性を向上： 1. コンデンサC14を追加 2. レイアウトを再設計してより整然としたものに 3. 3.3V電圧システムと互換性を持たせる	2017年7月

仕様

パラメータ	値/範囲
動作電圧	3.2~5.2V
動作電流	8mA
超音波周波数	40kHz
測定範囲	2-350cm
分解能	1cm
出力	PWM
サイズ	50mm X 25mm X 16mm
重量	13g
測定角度	15度
動作温度	-10~60度C
トリガー信号	10uS TTL
エコー信号	TTL

tip

Groveモジュールの詳細については、[Grove System](https://wiki.seeedstudio.com/ja/Grove_System/) を参照してください。

対応プラットフォーム

Arduino	Raspberry	ArduPy

note

上記で対応可能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できません。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。

はじめに

note

Arduinoを初めて使用する場合は、開始する前に[Arduinoの使い方](https://wiki.seeedstudio.com/ja/Getting_Started_with_Arduino/)を必ずご覧ください。

Arduinoで遊ぶ

ハードウェア

ステップ 1. 以下のものを準備してください：

Seeeduino V4.2	Base Shield	Grove - Ultrasonic Ranger

今すぐ購入	今すぐ購入	今すぐ購入

ステップ 2. Ultrasonic RangerをGrove-Base ShieldのポートD7に接続します。
ステップ 3. Grove - Base ShieldをSeeeduinoに差し込みます。
ステップ 4. USBケーブルを使用してSeeeduinoをPCに接続します。

note

Grove Base Shieldがない場合は、以下のようにGrove_Ultrasonic_RangerをSeeeduinoに直接接続することもできます。

Seeeduino	Grove-Ultrasonic Ranger
5V	赤
GND	黒
未接続	白
D7	黄色

ソフトウェア

ステップ 1. GithubからUltrasonicRangerライブラリをダウンロードします。
ステップ 2. Arduino用ライブラリのインストール方法については、ライブラリのインストール方法を参照してください。
ステップ 3. 以下のコードをArduino IDEにコピーして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。

#include "Ultrasonic.h"

Ultrasonic ultrasonic(7);
void setup()
{
 Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
 long RangeInInches;
 long RangeInCentimeters;

 Serial.println("前方の障害物までの距離は: ");
 RangeInInches = ultrasonic.MeasureInInches();
 Serial.print(RangeInInches);//0~157インチ
 Serial.println(" インチ");
 delay(250);

 RangeInCentimeters = ultrasonic.MeasureInCentimeters(); // 2つの測定間隔を保つ必要があります
 Serial.print(RangeInCentimeters);//0~400cm
 Serial.println(" cm");
 delay(250);
}

ステップ 4. ターミナルに以下のように距離が表示されます。

前方の障害物までの距離は:
2 インチ
6 cm
前方の障害物までの距離は:
2 インチ
6 cm
前方の障害物までの距離は:
2 インチ
6 cm

Codecraftで遊ぶ

ハードウェア

ステップ 1. Grove - Ultrasonic RangerをBase ShieldのポートD7に接続します。

ステップ 2. Base ShieldをSeeeduino/Arduinoに差し込みます。

ステップ 3. USBケーブルを使用してSeeeduino/ArduinoをPCに接続します。

ソフトウェア

ステップ 1. Codecraftを開き、Arduinoサポートを追加し、メインプロシージャを作業エリアにドラッグします。

note

Codecraftを初めて使用する場合は、[ArduinoでのCodecraftの使い方](https://wiki.seeedstudio.com/ja/Guide_for_Codecraft_using_Arduino/)も参照してください。

ステップ 2. 以下の画像のようにブロックをドラッグするか、このページの最後でダウンロードできるcdcファイルを開きます。

プログラムをArduino/Seeeduinoにアップロードします。

tip

コードのアップロードが完了すると、Serial Monitorに距離が表示されます。

Raspberry Piで遊ぶ (Grove Base Hat for Raspberry Piを使用)

ハードウェア

ステップ 1. このプロジェクトで使用するもの：

Raspberry pi	Grove Base Hat for RasPi	Grove - Ultrasonic Ranger

今すぐ購入	今すぐ購入	今すぐ購入

ステップ 2. Grove Base HatをRaspberryに差し込みます。
ステップ 3. Grove - Ultrasonic RangerをBase HatのポートD5に接続します。
ステップ 4. USBケーブルを使用してRaspberry PiをPCに接続します。

note

ステップ3では、超音波レンジャーを**任意のGPIOポート**に接続できますが、対応するポート番号でコマンドを変更する必要があります。

ソフトウェア

note

 **Raspberry Pi OS >= Bullseye**を使用している場合は、**Python3のみ**で以下のコマンドラインを使用してください。

ステップ 1. ソフトウェアの設定に従って開発環境を構成します。
ステップ 2. grove.pyライブラリをクローンしてソースファイルをダウンロードします。

cd ~
git clone https://github.com/Seeed-Studio/grove.py

ステップ 3. 以下のコマンドを実行してコードを実行します。

cd grove.py/grove
python3 grove_ultrasonic_ranger.py 5 6

以下はgrove_ultrasonic_ranger.pyのコードです。

import sys
import time
from grove.gpio import GPIO

usleep = lambda x: time.sleep(x / 1000000.0)

_TIMEOUT1 = 1000
_TIMEOUT2 = 10000

class GroveUltrasonicRanger(object):
    def __init__(self, pin):
        self.dio =GPIO(pin)

    def _get_distance(self):
        self.dio.dir(GPIO.OUT)
        self.dio.write(0)
        usleep(2)
        self.dio.write(1)
        usleep(10)
        self.dio.write(0)

        self.dio.dir(GPIO.IN)

        t0 = time.time()
        count = 0
        while count < _TIMEOUT1:
            if self.dio.read():
                break
            count += 1
        if count >= _TIMEOUT1:
            return None

        t1 = time.time()
        count = 0
        while count < _TIMEOUT2:
            if not self.dio.read():
                break
            count += 1
        if count >= _TIMEOUT2:
            return None

        t2 = time.time()

        dt = int((t1 - t0) * 1000000)
        if dt > 530:
            return None

        distance = ((t2 - t1) * 1000000 / 29 / 2)    # cm

        return distance

    def get_distance(self):
        while True:
            dist = self._get_distance()
            if dist:
                return dist

Grove = GroveUltrasonicRanger

def main():
    if len(sys.argv) < 2:
        print('使用法: {} pin_number'.format(sys.argv[0]))
        sys.exit(1)

    sonar = GroveUltrasonicRanger(int(sys.argv[1]))

    print('距離を検出中...')
    while True:
        print('{} cm'.format(sonar.get_distance()))
        time.sleep(1)

if __name__ == '__main__':
    main()

tip

すべてが正常に動作すれば、以下の結果が表示されるはずです。

pi@raspberrypi:~/grove.py/grove $ python3 grove_ultrasonic_ranger.py 5 6
距離を検出中...
121.757901948 cm
246.894770655 cm
2.60205104433 cm
0.205533257846 cm
0.657706425108 cm
247.433267791 cm
122.485489681 cm
^CTraceback (most recent call last):
  File "grove_ultrasonic_ranger.py", line 110, in <module>
    main()
  File "grove_ultrasonic_ranger.py", line 107, in main
    time.sleep(1)
KeyboardInterrupt

このプログラムを終了するには、++ctrl+c++ を押すだけです。

Raspberry Pi で遊ぶ (GrovePi_Plus を使用)

ハードウェア

ステップ 1. 以下のものを準備してください：

Raspberry Pi	GrovePi_Plus	Grove - Ultrasonic Ranger

今すぐ購入	今すぐ購入	今すぐ購入

ステップ 2. GrovePi_Plus を Raspberry Pi に接続します。
ステップ 3. Grove-Ultrasonic Ranger を GrovePi_Plus の D4 ポートに接続します。
ステップ 4. Raspberry Pi を USB ケーブルを介して PC に接続します。

ソフトウェア

note

 **Raspberry Pi OS >= Bullseye** を使用している場合は、**Python3** のみでこのコマンドラインを使用する必要があります。

ステップ 1. Setting Software に従って開発環境を構成します。
ステップ 2. 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 3. 以下のコマンドを実行して、超音波距離センサーを使用して距離を測定します。

cd ~/GrovePi/Software/Python
python3 grove_ultrasonic.py

以下は grove_ultrasonic.py のコードです。

# GrovePi + Grove Ultrasonic Ranger

from grovepi import *

# Grove Ultrasonic Ranger をデジタルポート D4 に接続
# SIG,NC,VCC,GND

ultrasonic_ranger = 4

while True:
    try:
        # 超音波センサーから距離値を読み取る
        print ultrasonicRead(ultrasonic_ranger)

    except TypeError:
        print "エラー"
    except IOError:
        print "エラー"

ステップ 4. 以下のようにターミナルに距離が表示されます。

pi@raspberrypi:~/GrovePi/Software/Python $ python3 grove_ultrasonic.py
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9
9

Wio Terminal (ArduPy) で遊ぶ

ハードウェア

ステップ 1. 以下のものを準備してください：

Wio Terminal	Grove - Ultrasonic Ranger

今すぐ購入	今すぐ購入

ステップ 2. Grove - Ultrasonic Ranger を Wio Terminal の D0 ポートに接続します。
ステップ 3. Wio Terminal を USB Type-C ケーブルを介して PC に接続します。

ソフトウェア

ステップ 1. ArduPy Getting Started に従って Wio Terminal 上で ArduPy 開発環境を構成します。
ステップ 2. 以下のコマンドを使用して、ArduPy ファームウェアに超音波センサー ArduPy ライブラリが含まれていることを確認します。詳細については こちら を参照してください。

aip install Seeed-Studio/seeed-ardupy-ultrasonic-sensor
aip build
aip flash

ステップ 3. 以下のコードをコピーして ArduPy-ultrasonic.py として保存します：

from arduino import grove_ultra_ranger
from machine import LCD
from machine import Sprite
import time

Ultrasonic = grove_ultra_ranger(0)
lcd = LCD()
spr = Sprite(lcd) # バッファを作成

def main():
    spr.createSprite(320, 240)
    while True:
        spr.setTextSize(2)
        spr.fillSprite(spr.color.BLACK)
        spr.setTextColor(lcd.color.RED)
        spr.drawString("Ultrasonic Sensor", 55, 10)
        spr.drawFastHLine(40, 35, 240, lcd.color.DARKGREY)
        spr.setTextColor(lcd.color.WHITE)
        spr.drawString("- Centimeters: ", 20, 50)
        spr.drawString("- Inches: ", 20, 80)
        spr.drawNumber(Ultrasonic.cm, 200,50)
        time.sleep_ms(50) # データを再読み取りするために必要
        spr.drawNumber(Ultrasonic.inch, 130,80)
        spr.pushSprite(0,0)
        time.sleep_ms(500)

        print("前方の障害物までの距離は:", Ultrasonic.cm, 'センチメートル')
        print("前方の障害物までの距離は:", Ultrasonic.inch, 'インチ')

if __name__ == "__main__":
    main()

ステップ 4. ArduPy-ultrasonic.py をわかりやすい場所に保存します。以下のコマンドを実行し、<YourPythonFilePath> を ArduPy-ultrasonic.py の保存場所に置き換えてください。

aip shell -n -c "runfile <YourPythonFilePath>"
# 例:
# aip shell -n -c "runfile /Users/ansonhe/Desktop/ArduPy-ultrasonic.py"

ステップ 5. 以下のようにターミナルに距離が表示され、Wio Terminal の LCD 画面にも表示されます。

ansonhe@Ansons-Macbook-Pro ~:aip shell -n -c "runfile /Users/ansonhe/Desktop/ArduPy-ultrasonic.py"
Positional argument (/dev/cu.usbmodem1413101) takes precedence over --open.
Connected to ardupy
前方の障害物までの距離は: 3 センチメートル
前方の障害物までの距離は: 1 インチ
前方の障害物までの距離は: 7 センチメートル
前方の障害物までの距離は: 2 インチ
前方の障害物までの距離は: 6 センチメートル
前方の障害物までの距離は: 2 インチ
前方の障害物までの距離は: 6 センチメートル
前方の障害物までの距離は: 2 インチ
前方の障害物までの距離は: 4 センチメートル
前方の障害物までの距離は: 1 インチ
前方の障害物までの距離は: 7 センチメートル
前方の障害物までの距離は: 2 インチ

よくある質問 (FAQs)

Q1: Grove-Ultrasonicセンサーはどのように動作しますか？

A1: 信号ピンを通じて10uS以上のパルストリガー信号を提供すると、Grove_Ultrasonic_Rangerは40kHzのサイクルレベルを8サイクル発信し、エコーを検出します。エコー信号のパルス幅は測定された距離に比例します。以下がその計算式です：
距離 = エコー信号のハイタイム × 音速 (340M/S) / 2

Q2: Grove-Ultrasonicセンサーは、他の超音波センサーのTrigピンとEchoピンに比べて、なぜ1つの信号ピンしかないのですか？

A2: Grove_Ultrasonic_RangerのTrig信号とEcho信号は、MCUを介して1つのSIGピンを共有しています。

Q3: 複数の超音波センサーを1つのArduinoに接続できますか？

A3: はい、可能です。以下はその例です。1つのセンサーをD2に、もう1つをD3に接続します。

#include "Ultrasonic.h"

Ultrasonic ultrasonic1(2);
Ultrasonic ultrasonic2(3);
void setup()
{
    Serial.begin(9600);
}
void loop()
{
    long RangeInCentimeters1;
    long RangeInCentimeters2;

    RangeInCentimeters1 = ultrasonic1.MeasureInCentimeters(); // 2つの測定間に間隔を設ける必要があります
    Serial.print(RangeInCentimeters1); // 0~400cm
    Serial.println(" cm");
    
    RangeInCentimeters2 = ultrasonic2.MeasureInCentimeters(); // 2つの測定間に間隔を設ける必要があります
    Serial.print(RangeInCentimeters2); // 0~400cm
    Serial.println(" cm");
    
    delay(250);
}

リソース

[PDF] Wiki PDFをダウンロード
[PDF] Grove_Ultrasonic Ranger 回路図
[PDF] セラミック超音波センサー NU40C16T/R-1
[ライブラリ] Grove_Ultrasonic Ranger ライブラリ
[Codecraft] CDC ファイル
[プロジェクト] The Color Helix
[プロジェクト] Indoor Lightning Cloud
[プロジェクト] 自動水位コントローラー
[例] 距離を測定してLEDで表示する例
[例] 距離を測定して表示する例

プロジェクト

Seeedの新オフィスで階段をハッキング: オフィスの階段をインタラクティブなインスタレーションに変え、訪問者に「STAFF ONLY」というメッセージを伝えるクールな方法を実現。

技術サポートと製品ディスカッション

弊社製品をお選びいただきありがとうございます！製品をご利用いただく際に、できる限りスムーズな体験を提供するため、さまざまなサポートを提供しております。お客様の好みやニーズに合わせた複数のコミュニケーションチャネルをご用意しています。

バージョン​

仕様​

対応プラットフォーム​

はじめに​

Arduinoで遊ぶ​

ハードウェア​

ソフトウェア​

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ハードウェア​

ソフトウェア​

Raspberry Piで遊ぶ (Grove Base Hat for Raspberry Piを使用)​

ハードウェア​

ソフトウェア​

Raspberry Pi で遊ぶ (GrovePi_Plus を使用)​

ハードウェア​

ソフトウェア​

Wio Terminal (ArduPy) で遊ぶ​

ハードウェア​

ソフトウェア​

よくある質問 (FAQs)​

リソース​

プロジェクト​

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