Sonic Eye（超音波レーダー）

完成 2023.07.16 公開（2023.08.29 更新） © CC BY 4+ visibility1234

完成 © CC BY 4+

2023.07.16 公開（2023.08.29 更新） visibility1234

超音波センサーを使った距離測定を応用し、レーダーのように画面上に表示させる装置です。
This device is radar using ultrasound sensor.

link https://github.com/nichiconLab/SonicEye_v01/tree/main

sell C++, 超音波センサー, レーダー, 距離センサ, グラフィックス

動画

開発素材: デバイス

M5Stack

Arduino

HC-SR04

ツール

PlatformIO

システム構成

距離測定の仕組み

M5Stackから信号を出力すると超音波センサから超音波が送信されます。送信してから超音波が反射してくるまでの時間を計測しています。計測した時間は超音波が往復するのにかかった時間なので、これを2分の1にして音速340m/sをかけると物体までの距離を求めることができます。

動作の流れ

ソースコードはGithubをご覧ください。大まかな流れは以下の通りです。

M5StackからPWMを出力してサーボを指定した角度に動かします。
超音波センサに信号を出力し、超音波センサから超音波が送信されます。
超音波が反射してくるまでの時間を計測して、距離を計算します。同時に、M5StackのLCDにスキャンしている角度の線を描画します。
求めた距離とサーボの角度から三角関数を用いてLCDに描画する座標を計算して表示します。

Mechanism of measurement

When M5Stack outputs a trigger signal, ultrasound sensor transmits ultrasound. M5Stack measures time until ultrasound reflects. M5Stack calculates the distance by the time and sonic.

Sequence of operation

M5Stack controls angle of servo motor.
M5Stack outputs a trigger signal to ultrasound sensor. Then the sensor transmits ultrasound.
M5Stack measures time until ultrasound reflects and calculates the distance. The LCD displaies a line links angle of servo motor.
M5Stack calculates the coordinate and draws pixels in the LCD.

ストーリー: この作品のこだわり

　今回レーダーを作る際にこだわったポイントは、映画に出てくるようなリアルな描画を再現する事です。リアルな描画を実現するため、サーボの角度に合わせてスキャンしている方向もリアルタイムで液晶に表示させることでレーダーが動いている様子が分かるように工夫しました。　作品名は、超音波で得た情報を可視化して表示できるという特徴から「Sonic Eye（音波の目）」と名づけました。　今後は今回のレーダーを発展させて超音波センサーを複数使用したフェーズドアレイレーダーを作ってみたいと考えています。フェーズドアレイレーダーはレーダーを動かす必要がないため機械的な耐久性が高くなります。　また、この技術を応用して周囲のマップを作り、自動運転やロボットの自律制御も行えると考えています。

Features of this device

I was particular about graphics look like real radar. This device displaies a line which links the angle of servo motor in order to achieve my goal. This device can display the informations which gets by ultrasound, so I named this device "Sonic Eye". In the future, I want to make a phased-array-radar utilize this experience. I think it is possible to automatic control with this technology.

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