超音波センサーで動く「目」: 8x8 LEDマトリクス×2で表情豊かなインタラクティブアート

必要なパーツと材料

パーツ	数量	備考
超音波距離センサー HC-SR04	2	左右の「目」用。検知距離3-4m
Arduino Nano R3	1	小型、USB内蔵、GPIO豊富
フォトレジスター (CdSセル)	1	周囲明度検知、LED輝度自動調整用
8x8 LEDマトリクス MAX7219モジュール	2	デイジーチェーン接続可 (SPI)
ハーフサイズブレッドボード	1	最初はこちらで組立推奨
ジャンパーワイヤー	1セット	赤/黒は電源/GND、他色で信号分類推奨
抵抗 330Ω	1	CdS分圧用

使用するソフトウェア

Arduino IDE
ライブラリ: MD_MAX72xx (LEDマトリクス制御), NewPing (超音波センサー制御)

プロジェクト概要

2つの超音波センサーと2つの8x8 LEDマトリクスで「目」を作り、人の動きを追視させるインタラクティブアート「UltrasonicEyes」です。リビングやオフィスに置いておくと、こちらを見たり、まばたきしたり、不気味かわいい動きで楽しませてくれます。

配線手順 (ブレッドボード)

電源/GND: NanoのGNDと3.3V (または5V) をブレッドボードの両レールに配線。左右レール同士も接続。
超音波センサー×2: VCC/GNDを電源レールへ。Trig/Echoをデジタルピンに接続 (左: Trig=2, Echo=3 / 右: Trig=4, Echo=5)。
LEDマトリクス×2 (デイジーチェーン): 1つ目のVCC/GNDを電源レールへ。1つ目の出力側 (Dout, CLK, CS) を2つ目の入力側へ接続。1つ目の入力側をNanoのハードウェアSPIピンへ (CS=10, MOSI=11, SCK=13)。※他ボード使用時はハードウェアSPIピンを確認のこと。
CdSセル + 330Ω抵抗: CdSをブレッドボード2行にまたがらせ、片側を330ΩでGNDへ、もう片側を電源へ。抵抗側の行からアナログピンA5へ配線 (0-255のアナログ値取得のため)。

動作原理

左右の超音波センサーで距離を交互に測定 (500ms間隔で干渉回避)。ping_median(5) で中央値フィルタリング。
距離差が閾値 (250mm) 未満、または両方検知なし → 正面を向く。
右センサーの方が近い → 右を向く。左が近い → 左を向く。
ランダムなタイミング (2-10秒) でまばたき (単発/二重まばたきをランダム選択)。
CdS値で周囲明度を検知し、LEDマトリクスの輝度 (0-15) を自動調整。暗所では暗く、明所では明るく。

永久化・ケース化

ブレッドボードで動作確認後、ユニバーサル基板にはんだ付けし、3Dプリントケース (2パーツ) に収納。筆者のサイト (unexpectedmaker.com) で動画や拡張実験 (静電容量タッチボタンで目の形状切替等) を公開中。

ソースコード

主要定数: CS_PIN=10, MAX_DEVICES=2, LIGHT=A5, 超音波ピン t1=2,e1=3,t2=4,e2=5, maxDist=400cm。目のパターン (正面/右/左/まばたき) は8バイト配列で定義。ShowEye_* 関数で2デバイス分 (16列) に同一パターン書き込み。メインループで測定→判定→表示→遅延 (250ms) のサイクル。

3Dプリントデータ / 回路図

ケースSTL (設定不要、任意プリンターで出力可) とFritzing回路図 (.fzz, .png) が提供されています。

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