センサ技術の中でも、超音波センサーは距離測定や物体検知に広く利用されている重要なデバイスです。本記事では、超音波センサーの基本的な仕組みや用途、使い方について初心者にもわかりやすく解説します。

超音波センサーとは

超音波センサーは、音波の一種である超音波を利用して物体までの距離を測定するセンサーです。超音波は人間の耳には聞こえない高い周波数の音波で、通常は20kHz以上の周波数を持っています。この技術は、主に距離測定や障害物検知に用いられています。

超音波センサーの仕組み

超音波センサーは、送信機と受信機の2つの部分から構成されています。まず、送信機が超音波を発信します。この音波は空気中を伝播し、物体に当たると反射して戻ってきます。受信機はこの反射した音波を受け取り、音波が出てから戻ってくるまでの時間を測定します。この時間を基に、音波の速度（約340m/s）を使って物体までの距離を計算します。

超音波センサーの主な用途

超音波センサーは、さまざまな分野で利用されています。以下にいくつかの代表的な用途を紹介します。

距離測定

超音波センサーは、物体までの距離を正確に測定するために使用されます。これにより、自動車の駐車支援システムやロボットの障害物回避機能などが実現されています。

液面測定

液体の高さを測定するためにも超音波センサーが使われます。タンクの液面をモニタリングすることで、液体の補充や排出を自動化することが可能です。

動作検知

人の動きを感知するために超音波センサーが利用されることもあります。セキュリティシステムや自動ドアの開閉に役立っています。

超音波センサーの使い方

超音波センサーを使用する際の基本的な流れを説明します。

必要な機材を準備する

超音波センサーを使うには、センサー本体、マイコン（Arduinoなど）、電源、接続ケーブルが必要です。これらを準備しましょう。

配線を行う

センサーの配線は非常に重要です。通常、超音波センサーには4つの端子があります。VCC（電源）、GND（接地）、Trig（信号送信）、Echo（信号受信）の端子です。これらをマイコンに接続します。

プログラムを作成する

マイコンに超音波センサーを制御するためのプログラムを書きます。Arduinoを使用する場合、以下のような簡単なコードで距離を測定できます。

“`cpp
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;

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

void loop() {
long duration, distance;

digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
distance = (duration * 0.034) / 2;

Serial.print(“Distance: “);
Serial.println(distance);
delay(500);
}
“`

このプログラムは、超音波を発信してから戻ってくるまでの時間を測定し、距離を計算してシリアルモニターに表示します。

まとめ

超音波センサーは、距離測定や障害物検知