超音波測距センサーの概要

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センサー基板には超音波発信用の素子と受信用の素子がついています。

このセンサーは４つのピン（基板にはピンが５つありますが１つは使用しません。）から構成されています。
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トリガー入力からパルスが入力されると、そのパルスの立下りから超音波を発信します。 その超音波が物体にぶつかって反射し、受信素子に入力されると出力がLOWになります。


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タイミング図はこのようになります。この出力のHIGHの長さを測定することにより目標物までの距離を測定できます。

超音波測距センサーとH8マイコンとの接続

今回もベステクのＨ８／３６９４Ｆマイコンボード（プラス５Ｖ電源回路）を使用しました。トラ技４月号付録でも同様です。

トリガと結果読み取りにはP11とP12を使用しました。接続は下の通り。
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プログラム

プログラムも同じくＧＤＬ環境で行いました。センサー読み取り部は次の通りになります。

５１〜５３行目：トリガを加えてます。Highの時間は最低１０ｕＳとなっていますが、１０ｕＳギリギリだとセンサーの動作が不安定でしたので２０ｕＳのパルスを加えてます。wait_10us()関数は引数ｘ１０ｕｓのウェイトをかける関数でタイマーＶを使用してます。（詳しくは後のプログラムリストを参照）。

５９行目：Ｐ１２（センサーの出力）がＨｉｇｈになるまで待ちます。

６０行目：タイマーＡを使用してカウントを開始します。

６１行目：Ｐ１２（センサーの出力）がＬｏｗになるまで待ちます。

６２行目：タイマーＡのカウンタの値を距離格納変数に入れてます。ここで２．４で割っているのは測定した結果、１０ｃｍ毎に２４のカウントがされるのを定規で測ったのでこのようにしてます。本来は音速（２９ｕＳで１ｃｍ進む。このセンサーの場合は音波の往復時間なので倍になる）やらクロック（２０ＭＨｚなので１カウント０．０５ｕＳ）から計算するのですが．．．

６３行目：タイマーＡをリセット

という動きになってます。３６９４Ｆの場合、パルス幅の測定（行６０）でタイマーＶを使うとカウンタが足りなくてオーバーフローしてしまうので注意してください。たとえば１／１２８カウントモード（最大です。）で計測してもある距離（２０ｃｍぐらい？）を超えると数値が下がり（オーバーフローして０にもどる）、さらに遠くを測定するとまた上がる、という結果になりますので近いものしか測定できなくなります。（オーバーフロー時の処理を入れれば大丈夫ですが。）


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上のメインで、一秒置きに距離を測定した結果が下の通りです。wait()関数は後のプログラムリストを参照願います（タイマーVを使用。引数ｘ２０ｍSのウェイト）

ちなみに、Ｈ８マイコンボードは前回のサーボコントローラとの接続試験のまま、二足歩行ロボ雷電に搭載されたまま距離を測定してます。（写真ではサーボの電源を切って座らせた状態になっています。）









ここまでの全プログラムはこちら
US_Test.txt

応用編

せっかく足がついているので、距離センサーを使用したアプリケーションを考えて見ます。前回、MACSで歩行モーションを作ったので距離によって前後に歩くロボを作ってみました。バックは前進を逆回転させてスピードを調整すると簡単に作れます。くわしくはプログラムリストを見てください。

mpgファイル2.6MB
写真をクリックすると映像が見れます。

１０ｃｍ以内になにかあるとバック、１５ｃｍ以上なにかと離れていると前進をするというものです。

全プログラムはこちら（歩行データはロボットにより異なりますので注意してください。）
US_Raiden.txt


２００４年８月２日