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【Arduino】「M5Stack」で人感センサーを試す! (くせ者を検知するぞ~!)

すけろく
んー。
どうしたものか…
げんろく
どうした?深刻な顔をして。
すけろく
「城の守りを固めるため、敵の接近を検知してみせよ!」
と殿から宿題をもらっての。
げんろく
なるほど、それならば人感センサーを使ってみてはどうか?
敵が勝手に部屋に入ったりするのを検知できるぞ!

この記事では、M5Stackと、「人感センサー(HC-SR501)」を使って、人が近づいた際に検知して反応するプログラムを作成してみます。

記事内では、基本的なセンサーの使い方、M5Stack Core 2 との接続、プログラミング方法について、簡単な作例を用いてをご紹介します。

記事内でご紹介するM5Stackはこちら!

M5Stack Core2 開発キット

M5Stack Core2 開発キット

Arduino、UIFlow、MicroPythonに対応している組み込み開発キットです。
タッチスクリーン、マイク、IMUを使うことができ、従来のM5Stackよりも多機能なモデルです。 バッテリーも搭載しています。一台でいろいろと遊べる機器なのでおススメです!

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人感センサー

HC-SR501人体赤外線感応モジュール 検出器PIRモーションセンサースイッチモジュール

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今回使う「人感センサー」は、「HC-SR501」です。

赤外線パッシブセンサー (遠赤外線センサー) と モーション検知 IC の組み合わせです。

外観は次のとおり

検知角度は 110°です。フレネルレンズ (白いドーム状のもの) は取り外せます。

裏面はこんな感じです。右上にジャンパーがあります。今回使ったものは、ジャンパーセットで、L(シングルトリガー)、H(繰り返しトリガー) を選択することができます。

画像下にあるピンは 電源入力と、出力のピンです。

構成は、VCC(+) / OUT / GND(-) で、人の動きを検知すると OUT が HIGH (3.3V) になります。

VCC には、入力できる電圧が商品ごとに違う可能性がありますが、概ね 5V~12V を入れられるようです。

今回は、M5Stack Core 2 の5Vピンから電源を供給します。

サイドには、半固定抵抗が2つつけられています。

画像の左側が「検知感度」、右側が「検知時間」になります。ドライバーなどで調整することで、センサーの感度を調整できます。

これも商品によって異なるので、使う際には、微調整をしましょう。

電子回路をつくる

M5Stack Core 2 の準備

今回使った「M5Stack Core 2 」は、購入時のままではGPIOにはアクセスできません。
底面にIMUとマイクの基板が取り付けられているからです。
そこでGPIOにアクセスするために、IMU/マイク基板を取り外します。
<取り外し前>
<取り外し後>

回路の作成

いよいよブレッドボードに部品をつけて電子回路を作成します。

M5Stack Core 2 と人感センサーを接続します。

M5Stack Core 2 側は、GPIOピンの中で、「G19」を人感センサーの「Out」に割り当てます。

「5V出力」と「GND」についても、人感センサーの「VCC」と「GND」に割り当てます。

直接接続してもよいですが、わかりやすくするため、ブレッドボードとジャンパー線を使います。

サンハヤト ブレッドボード SRH-21CE

安心のサンハヤト。両端に「+」と「ー」のラインがあります。電圧の違う回路を扱う場合に便利なブレッドボードです。最初はこれが一枚あるとよいと思います。

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ジャンパーワイヤー、オス-メス・オス-オス・メス-メスピッチ2.54mm * 40Pin

ブレッドボードとM5Stackなどのコネクタを持つ部品をつなぐ配線材です。
オス(pin)ーオス(pin)、オス(pin)ーメス(コネクタ)、メス(コネクタ)ーメス(コネクタ)がセットになっています。100mmの線になります。いろいろな色があるので配線をわかりやすく分けられます。

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サンハヤト ジャンプワイヤ SPP-200 200ミリ

ブレッドボードとM5Stackなどのコネクタを持つ部品をつなぐ配線材です。
オス(pin)ーオス(pin)の200mmの線になります。いろいろな色があるので配線をわかりやすく分けられます。

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接続図は次の通りです。

 

ブレッドボード上の接続図は次の通りです。

 

実際に接続したイメージこんな感じになりました。

接続が完了したら、いよいよ、M5Stack Core 2 でセンサーからのアウトプットを使って反応するプログラムを記載します。

M5Stack Core 2 で人感センサーを使う!

それでは早速、人感センサーからのアウトプット(G19の電圧)を使って反応するプログラムを記述していきます。

今回は、プログラムを簡単にしています。

アウトプット(G19 の電圧)が、0Vから3.3Vに変化(人感センサーが検知)した場合に、M5Stack Core 2 のディスプレイにお知らせ表示(円の描画)をします。

アウトプット(G19 の電圧)が、変化しない場合は、「Watching Now!」という文字をディスプレイに表示させます。

人感センサーを使ったプログラム

Arduino IDEを起動して、「ファイル」メニューから「新規ファイル」を選択し、表示されるスケッチに以下のように記述します。

 Arduino IDE スケッチ例

※下記は、M5Stack Core 2 向けのプログラムです。
 プログラム上部の「#include <M5Core2.h>」の部分がM5Stack Core 2に対応したものになります。
他のM5Stackで使用する場合は、読み替えてください。

 M5Stackへの書き込み

  1. 「ファイル」メニューから「名前を付けて保存」で任意の名前を付けて保存します。
  2. 「ツール」メニューから「ボード」情報を確認し、次のものを選択します。
    この際、「シリアルポート」にマイコンを接続したCOMポートが指定されているかも確認します。
    ボード:「M5Stack-Core2」または「M5Stack Tough」など対応するボードを選択します。
    「Partition Scheme」で「Not OTA(2MB)」を選択します。
  3. 「ツール」メニューから「シリアルモニタ」を選択してシリアルモニタを起動します。(転送速度は「115200」です)
  4. 「スケッチ」メニューから「マイコンボードに書き込む」を選択します。

 プログラム実行結果

人感センサーに近づくとM5Stack Core 2のディスプレイ上に次のように表示されます。

編集後記

いかがだったでしょうか。

人感センサーと連携して、人が近づいた際にM5Stack Core 2 でお知らせすることができました。

今回の記事は以上になります。

こういったセンサーを使ったプログラムの実行例なども、面白いですね!

応用編などは今後ご紹介していきます。

ご期待ください。

今回の記事は以上になります。

最後までご覧いただきありがとうございました。

記事内でご紹介した商品はこちら!

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