Arduino UNOとリレーで作るスマート照明：超音波センサーで自動ON/OFF

必要な部品と材料

部品	数量
Arduino UNO	1
超音波距離センサー HC-SR04	1
リレーモジュール（1チャネル以上、アクティブLOW推奨）	1
省電力電球（LED電球推奨）+ ソケット・プラグ付きコード	1セット
5V DCアダプター（Arduino電源用）	1
ジャンパーワイヤー、ブレッドボード、ドライバー	適量

使用ソフトウェア

• Arduino IDE または Visual Studio 2015+（Arduino拡張）
• NewPingライブラリ（超音波センサー用）

プロジェクト概要

部屋を出ると自動で消灯、戻ると点灯するスマート照明をArduinoで自作します。超音波センサーで人の通過を検知し、リレーでAC100V照明を制御。基本的なArduino知識があれば短時間で実装可能です。

ハードウェア接続

超音波センサー HC-SR04

• VCC → 5V
• Trig → デジタルピン12
• Echo → デジタルピン11
• GND → GND

リレーモジュール

• VCC → 5V
• GND → GND
• IN1 → デジタルピン8

アクティブLOW/ HIGHの確認方法：VCC/GND接続後、INピンを5Vに繋いで反応なければアクティブLOW、GNDに繋いで動作すればアクティブLOW確定。

照明・リレー・コンセントの結線

電球の片側をコンセント直結、もう片側を途中で切断し、リレーのCOMとNO（ノーマルオープン）に接続。リレーOFFで遮断、ONで通電。絶縁はビニールテープまたは熱収縮チューブで確実に。

超音波センサーのノイズ対策と安定読み取り

HC-SR04は時折異常値（0や極端な値）を返します。これを放置すると照明がチカチカします。対策としてメディアンフィルタ（中央値フィルタ）を適用：複数回測定→ソート→中央値を採用。NewPingライブラリに標準搭載されています。

// 7回測定して中央値を取得（単位：μs）
unsigned int echoTime = sonar.ping_median(7);
// cmに変換
unsigned int distance = sonar.convert_cm(echoTime);
// 0（測定不能）なら最大距離として扱う
if (distance == 0) distance = MAX_DISTANCE;

通過検知ロジック

ドア幅の半分を閾値（critical_distance_cms）に設定。この距離内に物体が検知されたら「誰かが通過した」と判定し、物体が閾値外に出るまで待機、その後リレー状態をトグル（ON↔OFF）。静止している人には反応しません。

if (distance < critical_distance_cms) {
  while (distance < critical_distance_cms) {
    distance = readDistance();
    delay(5);
  }
  state = !state;
  digitalWrite(RELAY_PIN, state ? LOW : HIGH); // アクティブLOW前提
}

スケッチ全文

メイン：スマート照明制御

#define TRIGGER_PIN 12
#define ECHO_PIN 11
#define MAX_DISTANCE 200
#define RELAY_LINE1_PIN 8

#include "NewPing.h"
NewPing sonar(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE);

unsigned int critical_distance_cms = 50; // ドア幅/2 目安
bool state = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(RELAY_LINE1_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(RELAY_LINE1_PIN, HIGH); // 初期状態：消灯（アクティブLOW）
}

void loop() {
  delay(50);
  unsigned int distance = readDistance();
  Serial.print("Ultrasonic: "); Serial.print(distance); Serial.println("cm");

  if (distance < critical_distance_cms) {
    while (distance < critical_distance_cms) {
      distance = readDistance();
      delay(5);
    }
    state = !state;
    if (state) {
      Serial.println("Door Open!");
      digitalWrite(RELAY_LINE1_PIN, LOW); // 点灯
    } else {
      Serial.println("Door Closed!");
      digitalWrite(RELAY_LINE1_PIN, HIGH); // 消灯
    }
  }
}

unsigned int readDistance() {
  unsigned int distance = sonar.convert_cm(sonar.ping_median(7));
  if (distance == 0) distance = MAX_DISTANCE;
  return distance;
}

テスト用：超音波センサー読み取り確認

#include <NewPing.h>
#define TRIGGER_PIN 12
#define ECHO_PIN 11
#define MAX_DISTANCE 200
NewPing sonar(TRIGGER_PIN, ECHO_PIN, MAX_DISTANCE);

void setup() { Serial.begin(115200); }
void loop() {
  delay(50);
  Serial.print("Ping: "); Serial.print(sonar.ping_cm()); Serial.println("cm");
}

リソース

• Visual Studioプロジェクト（ライブラリ修正済み）：GitHub

回路図