Raspberry Pi で超音波センサーを使って楽器を作る

#Raspberry Pi に超音波センサーと連動させて音を鳴らす

概要

Raspberry Pi と超音波センサーを使い、検知した距離に応じて音階を鳴らす。
　いくつか改良を加えるとアナログ楽器に似たものが出来上がると予想する。

　環境

• RaspberryPi3
• Python3 (ver3.6.0)
• 超音波センサー(HC-SR04)
• ブレッドボードとジャンプワイヤー

　手順の前に、いくつか準備が必要です。
1 以下のサイトを参考に、ブレッドボードと超音波センサー、Raspberry Pi3を接続する。
【ラズベリーパイ3】Pythonで超音波距離センサ(HC-SR04)の精度向上（気温考慮）
2 Python-sonicが必要なのでインストールします。
　$ pip install python-sonic
　うまく行かない方は python-sonic こちらを参考にしてください。

3 GUI環境ならメニューの[プログラミング]-[Sonic Pi]をクリックします。
CUI環境ならvnc等でアクセスし、上記と同じ手順を実行します。
　環境設定は以上です。

とりあえず、音を鳴らしてみる

以下のコードは上記で紹介したサイトのサンプルコードを元にアレンジしたものになります。

サンプルコードをダウンロードする

$ cd
$ git clone https://github.com/ototonari/sense-sonicpi
$ cd sense-sonicpi

実行する

$ python3 ./sample.py

以下、実行中の画面のサンプルになります。

15 cm
15 cm
20 cm
20*cm
･･･

サンプルコード

sample.py

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-
import math
import RPi.GPIO as GPIO
import time
from psonic import *


# HIGH or LOWの時計測
def pulseIn(PIN, start=1, end=0):
    if start==0: end = 1
    t_start = 0
    t_end = 0
    # ECHO_PINがHIGHである時間を計測
    while GPIO.input(PIN) == end:
        t_start = time.time()
        
    while GPIO.input(PIN) == start:
        t_end = time.time()
    return t_end - t_start

# 距離計測
def calc_distance(TRIG_PIN, ECHO_PIN, num, v=34000): 
    avg = 10
    fout = open('inputValues.txt','wt')
    for i in range(num):
        # time.sleep()の値で音がなる間隔が変わる（超音波センサーで距離を測る間隔が変わる）
        GPIO.output(TRIG_PIN, GPIO.LOW)
        time.sleep(0.5)
        # TRIGピンを0.00001[s]だけ出力(超音波発射)        
        GPIO.output(TRIG_PIN, True)
        time.sleep(0.00001)
        GPIO.output(TRIG_PIN, False)
        # HIGHの時間計測
        t = pulseIn(ECHO_PIN)
        # ここから超音波センサーの値を扱う
        # 距離[cm] = 音速[cm/s] * 時間[s]/2
        distance = int(int(v * t/2) / 5)
        # 値の整形 一つ前の値と比較してプラスマイナス４０％以内
        if ((avg + 10) > distance) and ((avg - 10) < distance):
                
            print(distance*5, "cm")
        # play()この関数に渡す引数の値によって鳴る音が変わる
            play(distance + 59)
            avg = distance 
        else:
            print(avg*5, "cm*")
            play(avg + 59)
        
        
    fout.close()	
    # ピン設定解除
    GPIO.cleanup()

# TRIGとECHOのGPIO番号   
TRIG_PIN = 14
ECHO_PIN = 15
# ピン番号をGPIOで指定
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
# TRIG_PINを出力, ECHO_PINを入力
GPIO.setup(TRIG_PIN,GPIO.OUT)
GPIO.setup(ECHO_PIN,GPIO.IN)
GPIO.setwarnings(False)

use_synth(PROPHET)
# 距離計測(TRIGピン番号, ECHO_PIN番号, 計測回数, 音速[cm/s])
calc_distance(TRIG_PIN, ECHO_PIN, 10, 34000)

詳しい解説は次回にしたいと思います。
ここまで見て下さりありがとうございます。
疑問点などございましたら、コメントよりお願いします。