mbed を使ったロボット作成　第2回

【赤外線センサを使ってみる】

はじめに

人が外部の何かを感知する時、五感を使うことは、皆さんご承知のとおりです。

ロボット(コンピュータ)が外部の何かを感知する場合、五感なんてものは無いので、お膳立てをしてあげる必要があります。
そこで登場するのが、センサです。
最近では急速は技術進歩により、様々なセンサが登場しています。

今回は、マイコンで動作するロボットの『目』となるセンサーについて赤外線センサを採用しました。

採用した理由としては、マイコンで動作するロボットという性質上、省電力、省スペースである必要があり かつ 制御を簡単にしたかったからです。

赤外線センサについて

赤外線センサは、今やどこにでも設置されており、誰もが気付くこと動作しています。

代表的は実装事例としては、コンビニの自動ドア、防犯用人感センサなどがあげられます。

仕組みはいたって単純で、発光素子から赤外線(光)を照射し、その反射光を受光素子により受光し、その結果をデータ化します。
もっと詳細が知りたい方は、『赤外線センサ』でググってみてください。

今回、使用するセンサは以下のとおり。

距離計測モジュールGP2Y0A21K0Fは赤外線LEDと光位置センサPDS(Position Sensitive Detector)、信号処理回路で構成されています。

赤外線LEDから照射した赤外線が物に反射され、その反射光を光位置センサPDSで受信して、出力電圧を距離に応じて変化させて出力させます。

距離L－出力電圧V特性は、物との距離Lが小さく(近づく)についれて出力電圧Ｖ大きくなり、距離Ｌが大きく(離れる）につれて出力電圧Ｖは小さくなります。

この出力電圧Ｖをmbedのアナログ入力とし、A-Dコンバータでデジタル値に変換します。

mbedとの接続は以下のとおり

※GP2Y0A21K0F側の色はハーネスの色です。黒がGNDでないのがポイント。

ソフトウェアについて

開発環境は、「mbedを使ったロボット作成 第1回」でご紹介した「ARMのオンラインコンパイル環境」を使って作成していきます。
メイン処理で無限ループし、アナログポートから入力のあった値に応じて、LEDの点滅時間を変更するプログラムをして検証を行います。

実行結果

障害物が「離れているとLEDの点滅が遅く」、「近づくとLEDの点滅が早くなる」ことが確認できました。

簡単なポート制御をするだけで、赤外線センサを使った距離計測ができます。

この結果をもとに、ロボットに障害物回避をさせたいと思います。

次回は、サーボモータ制御かLCD表示あたりをやってみます。
#mbed , #NUCLEO-F401RE , #GP2Y0A21K

【参考】
mbedを使ったロボット作成　第1回
mbedを使ったロボット作成　第3回