プロジェクト04：スマート駐車

1. 概要

スマート駐車場はどこにでもあります。私たちもスマート駐車場を作ることができるでしょうか？もちろんです。超音波センサーを使って前方に車両があるかどうかを検出します。車両（または物）が近づいてくるのを検出したら、サーボを制御してリフトロッドを上げます。離れていくのを検出したら、サーボはリフトロッドを下げます。

2. 部品

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micro:bit ボード *1

micro:bit T型拡張ボード *1

micro USB ケーブル *1

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超音波センサー *1

サーボ *1

DuPont ワイヤー

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ブレッドボード *1

ジャンプワイヤー

バッテリーホルダー *1
(自前の単三電池 *2)

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バットカード *1

リフトロッドカード *1

3. 部品の知識

サーボ

サーボは位置駆動装置です。サーボを使って正確な位置制御や高トルク出力が可能です。通常、ロボット、リモコンカー、さらには航空機モデルで使われます。多くの仕様がありますが、すべてのサーボは3本の線を持っています：信号線（オレンジ）、正極（赤）、負極（茶色）。色はサーボのブランドによって異なります。

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内部構造図：

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① 信号線：マイコンからの制御信号を受け取る；

② ポテンショメーター：出力軸の位置を測定し、サーボ全体のフィードバック部分に属する；

③ 内部コントローラー：組み込み基板が外部制御からの信号を処理し、モーターと位置フィードバック信号を駆動する。サーボ全体のコア；

④ DCモーター：速度、トルク、位置を出力するアクチュエーター；

⑤ 伝達機構／サーボ機構：モーターのストローク出力を一定の伝達比で最終出力角度に拡大する機構。

サーボの駆動

PWM信号をサーボの信号線に送って出力を制御します。PWMのデューティ比が出力軸の位置を直接決定します。周期は通常20ミリ秒で、50Hzの周波数でパルスを生成するように設定されます。

例えば（180°サーボ）：

180°サーボに1.5ミリ秒（ms）のパルス幅を送ると、サーボの出力軸は中間位置（90度）に移動します；

パルス幅が0.5msなら、出力軸は0度に移動します；

パルス幅が2.5msなら、出力軸は180度に移動します；

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パラメータ：

  • 動作電圧：DC 3.3V～5V

  • 動作温度：-10°C ～ +50°C

  • 寸法：32.25mm x 12.25mm x 30.42mm

  • インターフェース：ピッチ2.54mmの3ピンインターフェース

4. 配線図

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超音波センサーとサーボを使用する場合は、必ず外部電源を接続し、DIPスイッチをONにしてください。

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5. コードフロー

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6. テストコード

コードファイルはフォルダ Project 04：Smart-Parking 内のファイル Project-04-Smart-Parking.py にあります。

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完成コード： 条件10の閾値は実際の状況に応じて変更可能です。

'''
Function: smart parking
Compiling IDE: MU 1.2.0
Author: https://docs.keyestudio.com
'''
# import related libraries
from microbit import *
import ustruct
import machine
from time import sleep_us

distance = 0              # set variable distance initial value to 0
lastEchoDuration = 0      # set variable lastEchoDuration initial value to 0

val = Image("09990:""09090:""09990:""09000:""09000")  # set iamge
display.show(val)        # LED matrix shows image
pin0.write_analog(25.6)    # set P0 pin analog to 25.6, servo angle to 0°
sleep(200)

while True:
    pin0.set_analog_period(20) # set servo frequency
    # Ultrasonic sensor sends and receives signals
    pin1.write_digital(0)
    sleep_us(2)
    pin1.write_digital(1)
    sleep_us(15)
    pin1.write_digital(0)

    # measure the time interval between "when rising edge detected from the pin2" and "until the pin becomes low again"
    # unit is μs. Assign the interval to variable t.
    t = machine.time_pulse_us(pin2, 1, 35000)

    # a conditional statement, used to check whether the values of two variables t and lastechoduration satisfy specific conditions.
    # If both conditions are met, the block of code under the condition statement is executed.
    if (t <= 0 and lastEchoDuration >= 0):
        t = lastEchoDuration   # variable t = variable lastechoduration
    else:
        lastEchoDuration = t
    distance = int(t * 0.017)  # calculate distance
    if distance < 10:          # if distance < 10cm
       pin0.write_analog(77)   # servo rotate to 90°
       sleep(2000)
    else:  # or
       sleep(2000)
       pin0.write_analog(25.6)
       sleep(2000)

7. テスト結果

「Flash」をクリックしてコードをmicro:bitボードに書き込みます。

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コードをボードにダウンロードした後、micro USBケーブルまたは外部電源で電源を入れ（DIPスイッチをONにする）、ボードのリセットボタンを押します。

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超音波センサーが車両（または物）が近づいてくるのを検出すると、サーボがリフトロッドを上げます。センサーが離れていくのを検出すると、サーボはリフトロッドを下げます。

注意： 配線が正しいのに結果が見えない場合は、ボードの裏側のリセットボタンを押してください。

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