コンパクトなArduinoレーダーシステム – HC-SR04超音波センサー & 1.8インチST7735ディスプレイ搭載
必要な部品と材料
| Arduino Nano R3 × 1 |
| HC-SR04 超音波距離センサー × 1 |
| SG90 マイクロサーボモーター × 1 |
| 1.8インチ ST7735 TFTディスプレイ (SPI接続) × 1 |
必要な工具と機器
- 3Dプリンター (筐体パーツ出力用、Thingiverse: thing:3465440)
- はんだごて、ジャンパーワイヤー、ブレッドボードまたは自作PCB
プロジェクト概要
超音波センサーをサーボモーターで180度回転させながら距離を測定し、リアルタイムでレーダー風の画像を1.8インチTFTディスプレイに表示するコンパクトなレーダーシステムです。検知された物体は赤いラインとして表示されます。自作PCBをJLCPCBで製造し、配線を簡素化しています。
システム構成
- Arduino Nano: メイン制御、センサー制御、ディスプレイ描画、サーボ制御を担当
- HC-SR04: 超音波を発信・受信し、飛行時間から距離を計算 (測定範囲: 2cm〜400cm)
- SG90サーボ: センサーを水平面で約180度スイープ
- ST7735ディスプレイ: 128×160ピクセル、SPI接続で高速描画
配線ガイド
| コンポーネント | Arduino Nanoピン |
|---|---|
| HC-SR04 Trig | D2 |
| HC-SR04 Echo | D3 |
| SG90 信号 | D9 (PWM) |
| ST7735 CS | D10 |
| ST7735 DC | D8 |
| ST7735 RST | D7 |
| ST7735 SDA (MOSI) | D11 |
| ST7735 SCK | D13 |
| 各VCC | 5V (ST7735は3.3V対応品の場合は3.3V) |
| 各GND | GND |
ソフトウェアリソース
- 完全なコードと回路図: GitHubリポジトリ
- 必要なライブラリ:
Adafruit_ST7735,Adafruit_GFX,Servo
動作の流れ
- サーボを開始角度 (例: 0度) に移動
- HC-SR04で距離測定 (Trigに10μsパルス → Echoパルス幅測定 → 距離計算)
- 測定角度と距離を極座標から直交座標に変換し、ディスプレイにプロット
- サーボを次の角度へ (ステップ角度: 2〜5度推奨)
- 180度まで繰り返したら反転スイープ
- 古いトレースを徐々に薄くすることで「レーダーっぽい」残像効果を演出
製作のヒント
- 3DプリントパーツはPLA、インフィル50%以上推奨
- 3Dプリンターがない場合はアクリル板や厚紙で代用可能
- 超音波センサーの測定角度は約15度のコーン状なので、近距離では分解能が下がることに注意
- 電源はUSB給電または5V 1A以上のアダプターを推奨 (サーボ動作時の電圧降下対策)
拡張アイデア
- Bluetooth/ESP8266でスマホにデータ転送
- 複数センサーで2D/3Dマッピング (SLAM入門)
- 検知距離に応じたブザー/LED警告機能追加
製造プロセス
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