HC-SR04 超音波距離センサーと SSD1306 OLED ディスプレイ用の Arduino コードとビデオ

HC-SR04 超音波距離センサーと SSD1306 OLED ディスプレイ用の Arduino コードとビデオ

このチュートリアルでは、HC-SR04超音波距離センサーとSSD1306 OLEDディスプレイを組み合わせて距離測定を視覚化する方法を説明します。このプロジェクトではコンピュータを使わずに距離を測定できるため、ロボット工学を含むさまざまな用途に最適です。プロジェクトを終えるころには、距離測定結果を直接OLED画面に表示する実用的なセットアップが完成します。

進めるにあたって、両方のコンポーネントに必要な配線接続を説明し、これらのコンポーネントを統合するArduinoコードのウォークスルーを行います。これにより、センサーがどのように距離を測定し、そのデータをOLEDディスプレイに出力するかを理解できるようになります。さらに詳しくは、本チュートリアルに関連するビデオ（ビデオ内 00:00）を参照してください。

ハードウェアの解説

このプロジェクトの主な構成要素は、HC-SR04 超音波距離センサーと SSD1306 OLED ディスプレイです。HC-SR04 は超音波を用いて動作し、トリガーピンから音波パルスを発信し、エコーピンで反射波を受信します。音が戻るまでの時間を計算することで、物体までの距離を測定できます。このセンサーは短距離測定に非常に有効で、通常は最大400〜500 cm 程度まで測定できます。

SSD1306 OLEDディスプレイは、テキストやグラフィックスを表示できるI2Cインターフェースのディスプレイです。SDA（データ線）とSCL（クロック線）の2本のピンで通信します。今回のセットアップでは、これらのピンを特定のArduinoピンに接続しており、容易に統合して制御できます。

データシートの詳細

製造元	様々な
部品番号	HC-SR04
ロジック/入出力電圧	5ボルト
供給電圧	5 V
出力電流（チャンネルごと）	15 mA
ピーク電流（チャンネルあたり）	20 mA
PWM周波数ガイドライン	該当なし
入力ロジックの閾値	0.3×Vccから0.7×Vccまで
電圧降下 / R_{DS（オン）}/ 彩度	該当なし
熱限界	0〜70°C
パッケージ	4ピンモジュール
備考／バリエーション	標準モジュール

両方のコンポーネントに対して適切な電源（5 V）を確保してください。
I2C通信では、必要に応じてプルアップ抵抗を使用してください。
トリガー線とエコー線は干渉を避けるため短くしてください。
正確な測定のために超音波センサーの向きを確認してください。
機械的振動を避けるため、ディスプレイは安定した面に設置してください。

配線手順

Arduino wiring for HC-SR04 ultrasonic SSD1306 128x64 OLED

HC-SR04 超音波センサーを接続するには、まず VCC ピン（通常は赤）を Arduino の 5V ピンに配線します。次に、GND ピン（一般的に黒または黄色）を Arduino の GND ピンのいずれかに接続します。トリガーピン（多くは青）は Arduino のデジタルピン 12 に配線し、エコーピン（通常は緑）はデジタルピン 11 に接続します。

SSD1306 OLEDディスプレイの場合、VCCピンはArduinoの5Vピンに、GNDピンはGNDに接続します。SCLピンはArduinoのA5ピンに、SDAピンはA4ピンに接続してください。専用のI2Cピンを備えた別のArduinoモデルを使用している場合は、ディスプレイをそれらのピンに直接接続してください。

コード例と解説

setup 関数では、ディスプレイとシリアル通信を初期化します。以下の抜粋は、ディスプレイの設定方法を示しています：

void setup() {
   Serial.begin(9600);// set serial monitor with 9600 baud
   display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);  // initialize with the I2C addr 0x3D
}

ここで、ディスプレイはI2Cアドレスで初期化され、Arduinoと通信できるようになります。シリアルモニタも距離の値を表示するように設定されています。

メインループでは、ディスプレイをクリアし、距離を測定して表示します。以下のコードスニペットは、距離測定の処理方法を示しています：

void loop() {
   display.clearDisplay();
   String distance  = String(sonar.ping_cm());// get distance and convert it to string for display
   robojaxText(distance +"cm", 3, 20, 3, false);
   display.display();
   delay(50); // Wait 50ms between pings
}

このループは距離を継続的に測定し、現在の測定値でディスプレイを更新します。robojaxText関数はOLED画面にテキストを表示するために使用されます。