実験1 超音波データ取得実験

実験の目的：

1. 超音波ブロックを使用できるようになる。2. 超音波センサーの基本的な動作原理と、超音波センサーのデータ取得方法を習得する。

超音波による距離検出の原理：

超音波センサーは、超音波を利用して距離測定や物体検出を行うデバイスです。その動作原理は主に次のステップで構成されます：

1. 超音波の送信

送信器：超音波センサーには超音波送信器が内蔵されており、通常は圧電素子です。

信号の生成：送信器は電気信号を受け取ると高周波の音波（通常 20kHz 以上）を発生させ、波として外側へ伝搬させます。

2. 超音波の伝搬

伝搬媒体：超音波は空気中を約 343 m/s（室温時）の速度で伝搬します。

反射：超音波は障害物（物体の表面など）に当たると反射します。

3. 超音波の受信

受信器：超音波センサーには受信器が内蔵されており、通常これも圧電素子です。

信号の受信：受信器は反射した超音波信号を捉え、電気信号に変換します。

4. 距離の計算

時間の測定：センサーは、超音波を送信してから反射信号を受信するまでの時間（T）を測定します。

距離の計算：次の式に基づいて

物体とセンサー間の距離を計算します。ここでの「2」は、信号の伝搬に往路と復路の時間が含まれるためです。

また、速度の単位を cm/マイクロ秒に換算する必要があることに注意してください。最終的な距離の式は次のとおりです。

D = 344 × 10^2 × 10^-6 × t/2 = 0.0172t ≈ t/58（t はマイコンが検出した超音波の送信から受信までの時間間隔）

機能要件：

超音波モジュールと障害物の間の距離データを取得します。

ハードウェアの準備：

回路接続：

ハードウェアモジュール

ピンの説明

実物の配線

ソフトウェア設計：

ソースコードのダウンロード

1.超音波検出（ピン 0 2）.rar

ブロックコード

操作手順

1. グラフィカルプログラムをダウンロードします。ESP32 のバージョンを選択し、ESP32 ボードを PC の USB ポートに挿してから、接続してプログラムを書き込みます。

2. スイッチを入れて実行し、動作を確認します。

実験結果：

シリアルモニターを開き、超音波センサーの前を遮ってその距離を少しずつ変えると、超音波のリアルタイムデータが得られます。戻り値は cm 単位の距離値です。超音波センサーと障害物の距離を変えて、値の変化を観察してみてください。