【プログラム】NodeMCUでHC-SR04をWifi制御

NodeMCU（ESP8266）と超音波センサー（HC-SR04）を使い、測定した距離をWi-Fi経由でスマートフォンのブラウザに表示するソースコードと手順を解説します。

NodeMCU（ESP8266）と超音波センサー（HC-SR04）を使い、測定した距離をWi-Fi経由でスマートフォンのブラウザに表示するソースコードと手順を解説します。

測定値はリアルタイムに更新され、小数点第1位まで「cm」単位で表示されます。

必要なもの

回路図

まず、以下のようにNodeMCUとHC-SR04センサーを接続します。HC-SR04は5Vで動作するのが一般的ですので、NodeMCUのVinピンから電源を取ります。

HC-SR04	NodeMCU
VCC	Vin (5V)
Trig	D1 (GPIO5)
Echo	D2 (GPIO4)
GND	GND

超音波センサーHC-SR04について

丸いスピーカーの様な部品は、１つがスピーカーで音波を発生するトリガー（Trig）で、もう１つがマイクで障害物に当たって跳ね返ってくる音波を拾うマイク（Echo）です。

音は1秒間に約343ｍ進みます。
例えば、雷がピカっと光ってから2秒後にゴロゴロ～！っと音が鳴った場合は、音速343ｍ×2秒＝686ｍ先に雷が落ちた計算になります。
HCーSR04では、この雷の音に相当する音波を発射し、跳ね返ってきた時間から距離を測定しますが、往復の時間なので、片道にするために半分に割ります。

計算式は、距離＝音速×往復時間÷2 となります。

プログラム上では、関数 pulseIn（）がカウントし返す時間の単位は、㎲（100万分の1秒：マイクロセカンド）で、100万で割る必要があります。

音速（34,300 cm/s）×時間（１/1,000,000 μs）＝0.0343 cm/μs

これは「音は1マイクロ秒あたり0.0343cm進む」ことを意味しますが、往復の距離なので片道に換算するにはさらに２で割る必要があります。

片道の距離＝0.043 cm/μs ＝ 0.01715cm/μs

これを分数に直すと約（１/58.2）cm/μs となり、音速としてプログラム上で利用される数値になります。

仮に往復で1,000μs（0.001秒）の時間がカウントされた場合

片道の距離＝音速（１/58.2）cm/μs × 時間 1,000μs ＝約17.1cm

という計算になります。

ソースコード

以下のコードをArduino IDEにコピー＆ペーストしてください。

事前にArduino IDEにESP8266ボードをインストールしておく必要があります。

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266WebServer.h>

// --- ここから設定 ---

// 接続するWi-FiのSSIDとパスワードを設定してください
const char* ssid = "YOUR_WIFI_SSID";
const char* password = "YOUR_WIFI_PASSWORD";

// HC-SR04のピン設定
const int trigPin = D1; // TrigピンをD1 (GPIO5)に接続
const int echoPin = D2; // EchoピンをD2 (GPIO4)に接続

// --- ここまで設定 ---


// Webサーバーをポート80で起動
ESP8266WebServer server(80);

// 距離を測定する関数
float measureDistance() {
  // Trigピンを一度LOWにしてから、10マイクロ秒のパルスを送信
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  // EchoピンがHIGHになっている時間を測定（マイクロ秒）
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

  // 距離を計算 (時間 / 58.2 = 距離cm)
  // 音速から導出された一般的な計算式です
  float distance = duration / 58.2;

  return distance;
}

// Webページを生成して表示する関数
void handleRoot() {
  // 距離を測定
  float dist = measureDistance();

  // 表示するHTMLを生成
  String html = "<!DOCTYPE html><html>";
  html += "<head><meta charset='UTF-8'>";
  html += "<meta name='viewport' content='width=device-width, initial-scale=1.0'>";
  // 2秒ごとにページを自動更新
  html += "<meta http-equiv='refresh' content='2'>";
  html += "<title>超音波センサー距離計</title>";
  html += "<style>";
  html += "body { font-family: 'Helvetica', 'Arial', sans-serif; text-align: center; margin-top: 50px; background-color: #f0f8ff; }";
  html += "h1 { color: #333; }";
  html += ".distance-box { background-color: #fff; border-radius: 15px; padding: 30px; display: inline-block; box-shadow: 0 4px 8px rgba(0,0,0,0.1); }";
  html += ".distance { font-size: 5rem; font-weight: bold; color: #0056b3; }";
  html += ".unit { font-size: 1.5rem; color: #555; margin-left: 10px; }";
  html += "</style></head>";
  html += "<body>";
  html += "<h1>🚀 WiFi 距離計</h1>";
  html += "<div class='distance-box'>";
  html += "<span class='distance'>";
  // 測定結果を小数点第1位まで文字列に変換して追加
  html += String(dist, 1);
  html += "</span>";
  html += "<span class='unit'>cm</span>";
  html += "</div>";
  html += "</body></html>";

  // 生成したHTMLをクライアント（ブラウザ）に送信
  server.send(200, "text/html", html);
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(10);

  // ピンのモードを設定
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);

  // Wi-Fi接続を開始
  Serial.println();
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);

  WiFi.begin(ssid, password);

  // 接続が完了するまで待つ
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }

  // 接続成功したらIPアドレスをシリアルモニタに表示
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected! 🎉");
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  // WebサーバーのルートURL ("/") にアクセスがあったらhandleRoot関数を呼ぶように設定
  server.on("/", handleRoot);

  // Webサーバーを開始
  server.begin();
  Serial.println("HTTP server started");
}

void loop() {
  // クライアントからのリクエストを処理
  server.handleClient();
}

使い方

コードの編集:
- 上記のソースコードのYOUR_WIFI_SSIDとYOUR_WIFI_PASSWORDを、お使いのWi-FiのSSIDとパスワードに書き換えてください。
書き込み:
- Arduino IDEで「ツール」メニューから、お使いのNodeMCUボード（例: “NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module)”）と正しいCOMポートを選択します。
- 「マイコンボードに書き込む」ボタンを押して、プログラムをNodeMCUに転送します。
IPアドレスの確認:
- 書き込みが完了したら、Arduino IDEの「シリアルモニタ」（通信速度: 115200 bps）を開きます。
- Wi-Fiへの接続が成功すると、以下のようにNodeMCUのIPアドレスが表示されます。
WiFi connected! 🎉 IP address: 192.168.1.XX
スマートフォンで表示:
- スマートフォンをNodeMCUと同じWi-Fiネットワークに接続します。
- スマートフォンのブラウザを開き、シリアルモニタに表示されたIPアドレス（例: http://192.168.1.XX）を入力してアクセスします。
- ブラウザの画面に現在の距離が表示され、約2秒ごとに自動で更新されます。