超音波距離センサ１－けいはんなジュニアロボットクラブ

実験室　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　RECRUI

　　　今回実験で使用する超音波距離センサの写真です。　御覧の様に入出力ピンは４ピンとなっています。
　　　また裏の電子部品は、びっしりと配置されて取り付け穴が「φ1.5mm程度」と通常のネジでは取り付けられないので工夫をようします。
　　　また取り付け穴ギリギリまで配線パターンが走っているので短絡には十分な注意が必要です。
　　　＜注意１：この種類のセンサは私が確認しただけで 4種類あり、少しづつ特性が異なるので要注意です。マイコンもプログラムも異なります。＞
　　　＜注意２：生産国は中国で、生産だけ行い検査はされていませんので、購入品の中には、不良品が混じっているので、購入時は数個購入して下さい。＞

　　　３ピン式の超音波距離センサは、下記のタイミングの Trigger 信号（入力信号）と Echo Pulse （出力信号）は、１本の信号線を入力・出力を切替えて
　　　使用していますが、４ピン式のセンサはそれぞれ専用ピンとして別かれています。

　　　TJ3B＜C-Style＞では、信号線１本を時分割で入力と出力を切替えています。
　　　したがって、今回の４ピン式センサの場合、Trigger 信号（入力信号）と Echo Pulse （出力信号）をコンデンサでつないで疑似的に３ピン式センサと
　　　して使ってみます。

　　　下記の写真の様に、Trigger 信号（入力信号）と Echo Pulse （出力信号）端子間に 0.1 μF コンデンサを付けます。
　　　TJ3B とは、VCC（DC５V）とGND（DC０V）と信号線の３本をつなぎます。信号線はセンサの Trigger 端子に接続します。

　　　TJ3B の信号線と Trigger に接続するのは、Trigger パルスは「10μｓ」とパルス幅が短いので直接接続します。
　　　Echo Pulse は距離に比例した幅広なパルスが帰るので、これをコンデンサ経由で信号線に返します。

　　　TJ3B と接続した写真です。

　　　距離とTJ3Bでのセンサーモニター表示数値との関係式を調べる様子です。

　　　下記写真が、信号線の波形です。
　　　最初に、Trigger 信号が１０μｓ出て、Echo が帰ってきます。＜約1.5msのパルスが帰ります。これは距離に比例したパルス幅になっています。＞
　　　これでTJ3Bは、正常に動作します。＜実測で２ｃｍ～４５ｃｍまで計測可能でした。＞
　　　ただ、TTLレベルの DC５V ＜HIレベル＞にはなっていないのが課題である。場合によっては不安定になる可能性がある。
　　　デジタルICであれば誤動作している範囲ですが、TJ3BではADCの入力なので、有るレベル以上の幅計測をしている物と思われます。

　　　上記の波形の時間軸を広げた物です。

　　　PINGと障害物間が３ｃｍの時の波形です。＜パルス幅が狭くなっています。＞

　　　距離と計測値は比較的安定して計測される。
　　　ただ、特性として４５ｃｍを越えてくると、４０～５５ｃｍという数値で変動して安定しない。
　　　したがって、判断値として40以上の数値は判断数値として使用しない方が賢明です。＜TJ3B内部処理の関係だと思われる＞

　　　今回の実験では、一応教育用としては、十分実用になる事がわかりました。
　　　ただ、実用面では不安定な面（回路的にも電子回路論理的な面から見ても）があり、常用回路としてはお勧めできない事がわかりました。

　　