Arduino 入門 Lesson 65 【Line Tracking Sensor】

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Arduino 入門
Lesson 65
【Line Tracking Sensor】

こにんちは、管理人のomoroyaです。

センサーの使い方の基本を学習する入門編。

世の中には、まだまだ色々なセンサーがあります。

これからも、色々なセンサーで遊んでいきます。

本記事はLesson 65 【Line Tracking Sensor】です。

最近、色々とたてこんでいてArduino関係の記事は久しぶりにアップ・・・。

何か紹介する電子部品がないかと、部品箱を探し・・・。

お、記事にしていない電子部品を発見。

はい、「Line Tracking Sensor」です。

黒い線をトラッキングしながら動く車のおもちゃとかありますが、それに使われているセンサですね。

原理は赤外線なので別のレッスンの赤外線を使用している電子部品と原理はさほど違いません。

「Line Tracking Sensor」は赤外線受信機と赤外線送信機を備えたシンプルなセンサ。

赤外線光の異なる反射率を使用し反射された信号の強度によってセンサが動作します。

黒色は、赤外線を吸収するため白と黒があれば黒には反応しないということになります。

ようするに黒い線に赤外線をあてても、赤外線が放射されないか、または放射される光線の強度が十分に強くないので、センサーがそれを判別できるということになります。

本Lessonで使用する「Line Tracking Sensor」はおなじみの「LM393：コンパレータ」が実装されたモジュールとなります。

以下が同等品。
※prime対応品（出荷元：Amazon）

HUABAN 3ピース KY-033トラッキングセンサーTCRT5000反射型光電スイッチトラッキングモジュール

HUABAN

センサ部分だけで良ければこちら。
※prime対応品（出荷元：Amazon）

Hailege 20個セット TCRT5000L TCRT5000光電センサー反射光学センサートランジスタ出力赤外線950mm 5V 3Aスマートカーロボット用

Hailege

Arduino入門編の解説にて使用しているArduinoは互換品です。

互換品とは言え、Arduinoはオープンソースであり複製して販売するのもライセンス的に問題なし。

そのため互換品の品質も悪くなく、それでいて値段は安いです。

正規品本体の値段程度で豊富な部品が多数ついています。

ELEGOO Arduino用UNO R3スターターキットレベルアップチュートリアル付 mega2560 r3 nanoと互換 [並行輸入品]

ELEGOO

ELEGOO Arduino用のUNO R3 最終版スタータキット UNOチュートリアル付 (63 Items)

ELEGOO

正規品の本体単品がほしい方はこちらとなります。

Arduino Uno Rev3 ATmega328 マイコンボード A000066 白

Arduino (アルドゥイーノ)

はじめに
Lesson 65 目標
準備
1. 必要なもの
使用部品説明
実践回路作成とコード作成
まとめ
最後に
Amazonでお得に買う方法

はじめに

本Lessonで使用する「Line Tracking Sensor」は「LM393：コンパレータ」が実装されたモジュール。

「LM393：コンパレータ」は下記のタッチセンサなど色々なセンサで使われています。

Arduino 入門 Lesson 39 【タッチセンサ　その１】

本記事はLesson 39 【タッチセンサ　その１】です。本Lessonで使用するタッチセンサは「金属タッチセンサ」「人体タッチセンサ」「接触センサ」などともよばれているようです。人体、金属が触れたことを検知するセンサです。2回路入り低動作…

センサ部分で検出し、コンパレータでデジタル値を出力、Arduinoで受け取るといったことで動作を確認できます。

Lesson 65 目標

本Lessonの目標は以下です。

１．Line Tracking Sensorの使い方を学習する
２．Line Tracking Sensorの仕組みを理解する（理解しなくてもOKです）
３．Line Tracking Sensorを動かすスケッチを描く
４．Line Tracking Sensorを動かして遊ぶ

いつものように、遊ぶことが重要です。

「Line Tracking Sensor」ですが、Arduinoでの制御は単純です。

LED、buzzerなどと組み合わせてみる。

実際に、ライントレースして遊んでみる。

色々、応用できると思います。

準備

ではLessonの準備に取り掛かりましょう。

電子部品は「Line Tracking Sensor」とLEDと抵抗。

「Line Tracking Sensor」だけだとつまらないのでLEDを光らせて遊びます。

必要なもの

USB接続用のPC（IDE統合環境がインストールされたPC）
→管理人が勝手に比較したBTOメーカーを紹介しています。
UNO R3(以下UNO)、おすすめUNO互換品（ELEGOO）
PCとUNOを接続するUSBケーブル
ブレッドボード安価（大）、ブレッドボード安価（中）
※おすすめブレッドボード（大）、おすすめブレッドボード（中）
M-M Jumper wire（UNOと部品をつなぐための配線）
M-F Jumper wire（UNOと部品をつなぐための配線）
M-F M-M F-F セット Jumper wire（UNOと部品をつなぐための配線）

HUABAN 3ピース KY-033トラッキングセンサーTCRT5000反射型光電スイッチトラッキングモジュール
LED（好きな色をお使いください）
抵抗 330Ω 2本

※ブレッドボードはセンサとUNOを直接つなぐ場合不要です。
※ジャンパワイヤーは「M-M」「M-F」を必要に応じて使い分けてください。

Jumper wire、抵抗は今後も頻繁に利用します。

Jumper wireはできれば、「オス-メスオス-オスメス –メス」の３種類を揃えておくことをお勧めします。

ELEGOO 120pcs多色デュポンワイヤー、arduino用ワイヤ—ゲ—ジ28AWG オス-メスオス-オスメス –メスブレッドボードジャンパーワイヤー

ELEGOO

短めが使いやすい場合も。

ブレッドボード・ジャンパーワイヤー 40*6ピン 10cm Emith デュポンケーブル Arduino Raspberry piに適用ジャンパー線 6本セット

Emith

抵抗も単品で揃えるよりはセットをおすすめします。

OSOYOO(オソヨー)金属皮膜抵抗器抵抗セット 10Ω~1MΩ 30種類各20本入り合計600本 (600本セット)

OSOYOO

ELEGOO 17値1％抵抗器、0オーム〜1Mオーム（525本）

ELEGOO

抵抗、LEDなどを個別でセット品を購入しても、そんなに使わない！

という方は、「電子工作基本部品セット」が使い勝手が良い。

OSOYOO(オソヨー) 電子工作基本部品セット LED 5色合計100PCS 金属皮膜抵抗器 30種類合計600本電解コンデンサ 12種類合計120本セラミックコンデンサー 30種類合計300本ダイオード 8種類合計100本トランジスタ 17種類合計170本 (電子部品セット6種類)

OSOYOO

使用部品説明

「Line Tracking Sensor」について説明していきます。

Line Tracking Sensor　実物写真

下の写真が「Line Tracking Sensor」の実物写真です。

本Lessonで使用するものは、LM393コンパレータが実装されたモジュール。

GND、OUT、VCCの3つのピンで構成されています。

可変抵抗器は感度調整（LM393コンパレータ用の比較電位）に使います。

Line Tracking Sensor　回路図

「Line Tracking Sensor」の回路図を示します。

配線をおいかけて回路図を起こします。

回路じたいは単純ですが、LM393コンパレータなど回路に興味がないかたは飛ばしてください。

原理としては、赤外線を検出した場合、可変抵抗器がつながっている基準電圧より下がりLowを出力するというもの。

上記から・・・

ライントレースの白部分（赤外線検出）であればLowを出力
ライントレースの黒部分（赤外線非検出）であればHighを出力

ということになります。

補足
遮蔽物がない場合は黒部分（赤外線非検出）と同じ状態のためHigh出力

※1 テスタで配線おいかけていますので、間違えている場合もあります！
※2 購入メーカーによって微妙に異なります。（管理人購入のものは安物です・・・）

Line Tracking Sensor　仕様

遊び、学習で使う分には気にする特性はとくにありません。

■仕様抜粋（一例：ものによります・・・）

項目	仕様
動作電圧	3.3V ～ 5V
動作電流	<10mA
検出距離	0.2mm〜15mm
動作温度	0℃ ～ 50℃
出力レベル	TTL Level
モジュールサイズ	40mm × 10mm

データシートを探したい場合は、TRT5000、TCRT5000などで検索するとさがしやすいかも。

本Lessonは遊び、学習を想定しています。

Arduinoの仕様範囲内で使用していれば問題になることもありません。

遊び、学習以外での使用用途をお考えの場合はデータシートを必ず確認しましょう。

実践回路作成とコード作成

最初に回路図を確認してください。

次に、回路図に合わせて部品を接続します。

最後にコードを書いて、「Line Tracking Sensor」を動かしていきましょう。

Arduinoのピン配置を確認したい方は番外編02を参照してください。

Arduino 入門番外編 02 【外観とピン配置】

本日は、番外編02 Arduino UNO R3 外観とピン配置です。arduinoの入門編を書いていて、arduino自体の説明をしたいと考えていました。やはり、arduino自身のことを理解しておいた方が良いですよね。ということで番外編…

回路図

Arduinoの使用ピンは以下。

デジタル入力：7
デジタル出力：２、３
5V、GND

回路図がこちら。

こちらがブレッドボード図。

回路図は「fritzing」を利用しています。

「fritzing」の使い方は下記を参照してください。

Arduino 入門番外編 01 【回路図を書こう fritzing】

UNOの実際の回路を写真で掲載しても、接続がわかりずらいかなと考えていました。前々から「fritzing」を利用して回路を描くことで、わかりやすくしたいと考えていました。そこで本日は、「fritzing」のインストールと回路図を描くことに挑…

接続

下図に示すように、用意した部品を使用して接続しましょう。

部品は「Line Tracking Sensor」とLED、抵抗となります。

部品はわずかであるため接続は簡単です。

「Line Tracking Sensor」と接続するジャンパーワイヤーはM-Fを使用してます。

ブレッドボードを使うかどうかはお好みで。

使用するポートは

デジタル入力：7
デジタル出力：２、３
5V、GND

穴に挿入しづらいときは、ラジオペンチなどを使用してください。

コードの書き込み

接続が終わったら、USBケーブルを使用してUNOにプログラムを書き込んで行きましょう。

コードを書き終えたら、いつでも利用できるように「ファイル」⇒「名前を付けて保存」で保存しておきましょう。

コマンド説明

本Lessonでは、特に新しいコマンドはありません。

サンプルコード

本Lessonのスケッチは単純。

デジタル入力ピンで「Line Tracking Sensor」の出力電圧を読み取るのみ。

あとは、読み取った出力に応じて赤色、青色のどちらかのLEDを光らせることになります。

ここでは、ライントレースを想定して下記としました。

白いときは赤色のLEDがON
黒いときは青色のLEDがON

//Lesson 65 Line Tracking Sensor
//Line Tracking Sensorで黒色をトラッキング
//https://omoroya.com/

const int ledPin1 = 2;    // 赤色LED用
const int ledPin2 = 3;    // 青色LED用　
const int detectPin = 7;  // traking sensor interface(OUTPUT)
int val;                  // センサ検出結果格納変数

void setup()
{
  pinMode(ledPin1, OUTPUT);  // 赤色LED用ピン設定
  pinMode(ledPin2, OUTPUT);  // 青色LED用ピン設定
  pinMode(detectPin, INPUT); // センサ検出用ピン設定 
}

void loop()
{
  val = digitalRead(detectorPin); // センサ値読み取り

  //センサ値がLOWなら赤色LED ON（反射物あり）
  if(val == LOW)
  {
    digitalWrite(ledPin1, HIGH);
    digitalWrite(ledPin2, LOW);
  }
  //センサ値がHIGHなら青色LED ON（黒または反射物なし）
  else
  {
    digitalWrite(ledPin1, LOW);
    digitalWrite(ledPin2, HIGH);
  }
}