【Arduino】超音波センサーで距離計を自作する方法！

はじめに
必要な部品
超音波センサーの仕組み
Arduinoとの接続方法
1. 接続のポイント
Arduinoのスケッチ（プログラム）
測定結果の活用方法
よくあるトラブルと解決策
まとめ

はじめに

超音波センサーを使うことで、Arduinoを利用して簡単に距離測定が可能になります。距離計を作成することで、障害物の検知やロボットの自動運転など、さまざまな応用が可能です。本記事では、超音波センサーHC-SR04を使用して、距離を測定する方法を詳しく解説します。

必要な部品

Arduinoを使った超音波距離計を作るためには、以下の部品を準備する必要があります。

Arduino Uno（または互換機）：プログラムを書き込んで制御を行うマイコンボード。
超音波センサー（HC-SR04）：音波を使って距離を測定するセンサー。
ジャンパーワイヤー：Arduinoとセンサーを接続するために使用。
ブレッドボード：配線を簡単にするための基板。
USBケーブル：ArduinoとPCを接続し、プログラムを書き込むために使用。

超音波センサーの仕組み

超音波センサーHC-SR04は、超音波を発射し、その音波が物体に当たって反射して戻るまでの時間を測定することで距離を計算します。主な仕様は以下のとおりです。

測定範囲：2cm～400cm
精度：約3mm
動作電圧：5V
インターフェース：4ピン（VCC、GND、Trig、Echo）

距離を求める計算式は以下のとおりです。

音速は約343m/s（20℃の空気中）なので、時間（マイクロ秒）をセンチメートルに換算すると、以下のようになります。

Arduinoとの接続方法

超音波センサーHC-SR04をArduinoに接続する方法は以下のとおりです。

VCC（電源） → Arduinoの「5V」ピンに接続
GND（グラウンド） → Arduinoの「GND」ピンに接続
Trig（トリガー信号） → Arduinoのデジタルピン（例：D9）に接続
Echo（エコー信号） → Arduinoのデジタルピン（例：D10）に接続

接続のポイント

正しく配線する：間違ったピンに接続すると動作しないため、慎重に確認する。
長い距離を測定する場合は電源を安定化する：5V電源が不安定だと誤測定が発生する。

Arduinoのスケッチ（プログラム）

以下のコードをArduinoに書き込むことで、距離を測定できます。

const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  float distance = (duration * 0.0343) / 2;

  Serial.print("距離: ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");
  
  delay(500);
}