ロボットカメラを作ろう
超音波センサー ( ソニック・センサー)の概説
 Rev.
10
Original : 2005-02-06-Sun.
Updated :2014-05-31-Sat.

Sonic sensor

Sun.Feb.06'05
 
我々の耳では『音』として聞くことができない音波には『超低周波』と『超高
周波』 があり、『超高周波』は『超音波』とも呼ばれている。基本的に音波な
のでコダマのように反射したり、近づく or 遠ざかる救急車の警報音の様に周
波数の変位が見られる。
 この現理を応用すれば野生動物などのセンサーとして応用が可能だ。

物置のジャンクボックスから取り出したソニックセンサー。
 我々が部品として入手可能なソニックセンサーは上の様な物がある。ちなみに
価格は数百円程度で電子部品店で簡単に入手可能だ。防水構造などに特化さ
れた製品はそれなりの価格がする。

トランスミッター(スピーカー) とレシーバー(マイクロフォン)で構成される。
 センサーとして使用する場合は超音波を送信するモジュールとその超音波を
受信するモジュールで構成する。上の画像はそのペアーを示したものだ。

相互の区別はラベルを見ないと判別は困難だ。

相互の区別はラベルを見ないと判別は困難だ。
 送信モジュール(トランスミッターとかスピーカーと呼称される)と受信モジュ
ール(レシーバーとかマイクロフォンと呼称される)は基本的に同じ構造で部品
のラベルやロゴを見なければ判別は困難だ。送信側には Send / Speaker を
意味する S とか Tranmitter を意味する T が、受信側には Receiver を意味
する R が刻印されていることが多い。またトランスミッターとレシーバーを相互
に間違えて接続しても多くの場合ほとんど問題なく動作する。また誤接続で部
品が破壊される事はない。

野生動物センサーとして応用


 私が 2005年一月に製作した野生動物センサーを示そう。金網の中にトランス
ミッターとレシーバーを並べてセットして、その先に止まる野鳥を感知する構造だ
 単純に野鳥からの反射波で動作しているわけではない。


 これは画像 # 0046-05 と同じ作品を 2008年四月に野鳥「キジ」を記録する
ために使用した事例だ。画像中央に横たわる枯れ枝の右端にセンサーが有る
のだが、単純に野鳥からの反射波で動作させるのであれば、その先の車のボ
デイからの反射波で誤動作する可能性に賢明な読者は気づかれたと思う。
 この場合野鳥「キジ」が現れた時だけセンサーが働き記録されるのだ。


 この時記録された画像で野鳥「キジ」が車の横を通過したときだけ記録されて
いる。
 つまりセンサーの直前 60cm の位置に農具などがあり、90cm 先に野生動物
が姿を見せたとき、農具には反応せず野生動物にのみ反応するのだ。
 これを可能にするため「ドップラー効果」を応用している。移動する相手から反
射する超音波は周波数が変位するため、センサー側のロジックで変位のみ算出
するようにプログラムが構成されているのだ。


貯水タンクの貯水量表示に利用
2014-05-1 Sat.
 雨水を溜めるタンクを自作し、雨水を庭の散水などに利用している。このタンクの貯水量を屋内でデジタル表示する
モジュールなどを製作した。水量(水位)を知る手段としてマグネット内蔵のフロート(浮子)を使ったが、超音波を利用
して貯水量を知るモジュールも製作した。現時点ではプロトタイプで本番使用はしていないが、記しておこう。
 
2012年暮れのリモートモニター。来年も
機能強化のアイデアがあるのだ。
 屋内で屋外の貯水タンクの貯水量を確かめたり、タンク相互に貯水の転送もスイッチ操作のみで
可能なモジュール。現在3個のタンクの各貯水量は、320函◆450函◆225 で、現時点で我が家には
合計約1トンの雨水などの貯水があると見て取れる。
 超音波を利用して貯水量を知る方法は各種考えられるが、私は約 40kHz の超音波を水面に照射し、
その反射波の時間差で水面までの距離情報を得ている。

 これ()は試作品の事例だが、この様に貯水量が表示される。
こちら()は試作品-2でオフロの水量を測定した時のものだ。Tx' Rx' とマークされたコンポーネント
が超音波送受モを担っている。

 このモデルも MICROCHIP 社のマイクロプロセサー PIC16F84A を使用している。超音波を水面に照射し、反射波が
返ってくる時間から水位の高さを知る基本アイデアは同じだ。黄緑色の窓に水面までの距離が表示されている。

2014-06-01 Sun

 現在プロトタイプ No.2は、タマローリー社の 500肇織鵐 ( LT-500 )に特定したプログラムが FVT (フィールド ベリフ
ァイ テスト) 中だ。今回採用した超音波回路は安定度が抜群で、水深 1cm の分解能力を持っている。実際の稼働では
温度などの影響を加味する必要があるだろうが、あの大きなタンクの底部の2cm の水位差を識別して上()画像の
様に Empty 表示が可能なのだ。

2014-06-23 Mon.


 朝、日によっては夜間、私は残り湯回収モジュールをスタートさせた後新聞を読んだり、部屋で書類を作ったりしているのだ
が、残り湯の送水先の500肇織鵐の貯水量を部屋でモニター可能なのだ。
 つい先日完成した作品の使用例なのだが、今の時間は6月23日 05:19 a.m.2偕の私の 部屋の隅のワイヤレスプリンター横
の貯水量モニターは 450 箸鯢充┐靴討い襦 わざわざ裏庭のタンクをのぞきに行かなくても、モーニングコーヒーなどを頂き
ながら貯水量チェックが可能なのだ。


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