超音波距離計

ベタな超音波距離計をArduinoのシールドの形式にまとめた。外観を下に示す。ユニバーサル基板が高価すぎるのでプリント基板をおこした。いちばん小さな100mm x 75mmの感光基板にこのサイズのシールドをふたつと、ちょっと変わったシールドをもうひとつ面付けできる。感光剤やエッチング液など関連の出費を含めてもいくぶん割安。いっしょに面付けしたほかのシールドは動作確認がすんでから発表する予定。

送信器にかかる電圧と、受信した信号の波形を下に示す(クリックで拡大表示します)。目盛は時間軸が250μ秒、電圧軸が2V。送信器には2本のポートを直接接続し、交互にHとLを出力して実質10Vをかける。受信器の信号は1000倍に増幅し、ショットキーバリアダイオードで整流している。立ち上がりが力強く、2Vあたりを閾値にして雑音と明確に区別できる。

7セグメントLEDシールドと組み合わせて動作確認した様子を下に示す。表示の単位はmm。実際のところそこまでの正確さはなく、コンパレータを使いこなしてどうにかこうにか誤差5mmくらいの感じ。動作確認では、Arduinoの事情によりAD変換を繰り返すという乱暴な方法をとっている。それでもADコンバータをオーバークロックで動かして、計算上1cm単位の測定を実現した。

データシートの認める範囲を逸脱することは好ましくない。ADコンバータのオーバークロックは、昔はやったパソコンのCPUのオーバークロックとは違い、下位のビットの正確さを欠くという条件でデータシートが認めている。標準のクロックだと分解能は約35mm、製作例はクロックを4倍にあげていて、計算で約9mm、実測で6mm。測定可能な最大の長さは2.8mくらい。超音波距離計は、結構、優秀なのである。

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