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ジャンル:IoT

2018/12/15,16 作業が進んでない上に、年末飲み会ラッシュにも関わらず今週は外部の勉強会に行ってみました。(前日に3次回までいったやつ) 

やったこと

IoTや無線に関する簡単な解説 CHIRIMEN for Raspberry Pi 3でLチカ~下記チュートリアル

CHIRIMEN for Raspberry Pi 3 セットアップ

Tutorials for CHIRIMEN / CHIRIMEN チュートリアル

web IoT メイカーズチャレンジとは

会場

Web×IoT メイカーズチャレンジでは、こうした「フルスタックなスキル」やアイデアを素早く形にできる「プロトタイピング力」を身につける機会としていただけるよう、実際にモノづくりを体験する 2 つのプロセスでイベントを構成


WebXIoT メイカーズチャレンジ2018-2019

ラズパイとjavascritを使ったIoTをやってみような総務省主催のイベントです。日本各地でやっているらしいですが、俺は前橋でやりました。 12/15,16,1/19,20で開催されます。

目的

  • javascriptを敬遠していた件

自分がロボ研で専攻がハードウェア系なので、処理の遅そうなスクリプト言語と縁があまり無かった上に、なんとなくC++こそ至高みたいな帝王学が勝手に頭のなかで生まれていたらしい、、、HP作りで使いそうな言語だし、イベントがあるのならと言うことで参加してみました。

  • APIってどうやったら使えるのさ

俺がツイ廃なので、twitterで遊びたいなと思ってたんですが、API(できあがってるコードみたいなイメージの物です)を利用するのってどうやったら良いのか和全く解らなかったんですが、このイベントで使うらしいので経験しておけば全然違うはずと思いました。

  • ラズパイは友達

ラズパイはかなり都合がいいヤツなので、仲良くなりたい。マイコンは使ったことがありますが、ハードウエアとして命令がどうなっているのかわからない環境でものを作るということにとても抵抗がありまして。先達に教えていただきたいと思っています。

ハッカソン

ハッカソンとは、

「ハッカソン」(hackathon)とは、広い意味でソフトウェアのエンジニアリングを指す“ハック”(hack)とマラソン(marathon)を組み合わせた米IT業界発祥の造語で、もともとはプログラマーやデザイナーから成る複数の参加チームが、マラソンのように、数時間から数日間の与えられた時間を徹してプログラミングに没頭し、アイデアや成果を競い合う開発イベントのことをいいます。


ハッカソンとは何?Weblio辞書

今回私たちのチームは「自分で快適な場所に移動する植木鉢」を作ろうということになりました。そういうんはすでに作っている人がいるもの。私たちの目玉は、かわいらしさでございます。懐かしのたまごっちのような、飼う植木鉢ができたら最高。

機能は

  • 植木鉢の状態のslack(SNS)への通知 温度、湿度、照度など
  • 光のある所への移動 簡単のため、室内での使用を考えています。窓辺においても、時間によって日の光の方角がかわりますよね。目標値よりも暗くなったら移動します。 簡単のために直線で東西を行ったり来たりするのを考えています。
  • 顔表示 画面を表示して、状態によって表情を変化させます。喜怒哀楽。
  • たまにしゃべる slack botです。かわいい。

俺はslackに通知するあたりを担当します。

お得感について

前半は講習とアイデア出しでした。目標の達成度はどんなものか。 APIの使い方はなんとなくわかった。 twitterよりslackのほうが楽らしい。通信はできそう。 チームを作ったほうが楽。 ラズパイたのしい。 javascriptたのしい。

今回はCHIRIMENというのを使っていますが、おれは別件でROSの勉強中でもあります。(別でまとめます。ロボ制御系です。)俺はこれまでマイコンを使ったりなどしてきましたが、ラズパイを使う感覚がわかってきました。仲良くなれそうです。物を作るイメージが具体的になってきたので、これから順を追っていろいろやっていきたいと思います。

あと、今回考えた中で一番重要なのが、もっと出来合いのものを使うべきだということ。ロボットを作っているときにセンサー回路を作ったりしてましたが、そんなものは買ってしまったほうが早い。(初めにマイコンを覚えるために使うというのはありなので今後やっていきます。)あとチームを作って機能の一部を人に任せたほうかいいということに気づきました。 ただし、係分担のとき、自分の専門の分野になるのは嫌でした。俺は電気科なのでハードウェアのほうがソフトよりいくらか詳しいですが、その流れで機体の移動部分を担当したらわざわざ外部勉強会に行ったのに新しいことを習得できないじゃないですか。(ラズパイを使ってセンサ取得をできるようにはなりますが。)そこで俺はslack通知係に立候補しました。これが失敗が許されないような企業の仕事になれば確実性の高い専門の仕事を任せられると予想されます。今のうちにいろいろやっておこうと思いました。

年末にslackとラズパイで遊ぼうと思います。

(追記2019/2/25 )後編 Web X IoT メイカーズチャレンジに参加後編

追記(2019/3/18) 段落構成を変更しました。内容は変更ありません。

11月8日。ジャンル:電子工作

作成物

2018年11月第1週の制作物は、先週設計した発振回路を実際につくってみようという内様です。弛張発振回路はトランジスタ、コンデンサ、抵抗で構成されています。ハロウィンの装飾に使う事を考えると、コンデンサは電力を基本的に消費しないはずなのでちょうど良いのではないかというLチカ回でしたが結局過ぎてしまったのでクリスマスツリーにします。

前回=>発振回路を作りたい1

道具

  • ブレッドボード
  • ジャンパーピン
  • ユニバーサル基板
  • ニッパ
  • ペンチ
  • 半田付けセット
  • (テスタ)

部品

  • 2SC1815(npnトランジスタ)
  • 2SC1015(pnpトランジスタ)
  • 10uF電解コンデンサ
  • 270kΩ抵抗
  • 赤色LED 持っていたもので、詳細は解らない
  • 電池ホルダー 3個入り
  • 単三乾電池 3本

製作

実験の様子

実験の様子です。

ブレッドボードではこんな感じに動きました。ちなみに3本の乾電池ホルダーしかもってなかったので電源電圧は3Vから4.5Vになりました。問題はないはず。

ので、良い感じに配置して、ツリーっぽくしていきます。周波数とか適当に変更していきます。

ここで、LEDをチカチカさせる電圧は、並列に繋がっているコンデンサの電圧と等しくなりますので、チカチカ周期を変えるためにはコンデンサに電力が充電される長さを変えれば良いことが解ります。具体的には抵抗器またはコンデンサの値を変えれば良いと言うことになります。コンデンサに充電している間、部分的にCR回路に見えますので、時定数T=CR[s]でコンデンサ電圧の0%から約63%まで充電出来ます。  

つまり、コンダクダンスCや抵抗値Rを2倍にすると充電時間は2倍必要になり周期も2倍になると言うことになります。コンデンサの数は上の動画が1つで下の動画が2つです。発振周期が変わったのがわかります。  精度の高い回路構成ではないうえにコンデンサや(特に)抵抗の値はばらつきがありますし、計算も雑なので正確には出来ませんでした。とはいえ、どうせなら綺麗に交互に光らせたいので、抵抗とかコンデンサとかいろいろ変えて実験しましたが割愛。

シミュレーションした回路だとLEDが1つで味気ないので平行に2つ、直列に2つ計4つのLEDを周期2:3の2種類の発振周期で作ったので計8つ使って居ます。

最終形はこちら。多くは望まないのが俺流。

完成

さてこの回路でチカチカすることが解ったので、クリスマスツリーにしていきます。作ったのがこちらになります(3分クッキングではない)。

てっててー

LEDの並び順をミスったので抵抗値のバランスが悪くなったんですが、まあOK。

雑談

アニメ見ながら作ったらめちゃめちゃ時間掛かったぞ!実験と製作で5時間ぐらいかな?かかりずぎですね。自由研究としては上々。小学生のみんなはやってみてね!

追記(2019/3/18) 段落構成を変更しました。内容は変更ありません。

ジャンル:電子回路

10月28日。三週目は実験でやった回路やら作ろうと思ってた回路やらをまとめます。

シミュレーター

僕はシュミューターとしてLTSpiceを使わせていただいてます。これについてはこちらにまとめます。

ことはじめ_電子工作とシミュレーション

発振回路その1

CR位相型発振回路。回路図はこれです。学校の課題で出たヤツですね。

原理

おおざっぱに。この回路は位相回路部(左側)と反転増幅回路部(右側)に分かれています。反転増幅回路では名前のとおり信号が大きさは増幅されつつ位相は+から-に、あるいは-から+に変化します。つまり、位相は180度変化しています。 ここに、さらに180度位相が変わる位相回路をくっつけることで、全体で正帰還(ポジティブフィードバック)が掛かります。少し+になったらさらに+になる、ということになるので、次第に大きくなります。

だんだん+-にぶれながら大きくなり、条件を満たすと安定した信号を発するようになります。(スタートがごくわずかなオフセットで、それが大きくなるんだそろうとは思いますが、なんで+-を繰り返す正弦波になるのかはイメージがわきませんが内緒です。振幅が大きくなっているとは言え、微笑範囲では一度大きくなった電圧が自動的に小さくなって-へ向かうのはなぜ?) ただし、オペアンプを使っていますが、オペアンプの電源より大きくすることは出来ないので、上限がつきます。発振条件は以下の通りです。途中式は省略!(レポートには書いた)

利得Av < -29

振幅f = 1/(2 * &pi * C *R)

オペアンプの反転増幅回路や位相発信回路については参考サイトなどを参考にしてください

回路

回路はこんな感じ。前述のシミュレーションソフトLTSpiceで書きました。

シミュレーション

シミュレーションで過渡応答を調べます。

始めはこんな感じで発振しませんでした。利得が小さすぎてダメ。位相回路の利得は-1/29で、これより小さいと収束するのは理論通りですが、実際の回路では他の損失があるので分母はより大きくなります。 と言うわけで第二弾はこれ。これはスルーレートに比べて利得が大きすぎた。(ちなみにシミュレーションで理想オペアンプを使ったところ発振しませんでした。注意!)

なので調節してこんな感じ。発信していますね。でも、オペアンプが増幅器であるといっても電源より大きくすることはできません。なので波形の頂点でつぶれてしまっているのがみえますね。(見にくい)。増幅率である利得を調節すると、こんな感じになります。

もともと制度の高くない回路なのでこんなもんですね。実物は作りません。

発振回路その2

これはがらっと変わってオペアンプを使いません。トランジスタだけでLチカしたい回路です。弛張回路というらしいです。これを使ってクリスマスまでにツリーを作るんだ!

原理

簡単に説明すると、コンデンサとnpn型トランジスタとpnp型トランジスタを使って、ししおどしのように電力を貯めて流すと言うことを繰り返す回路のようです。コンデンサと抵抗器のみが動作する期間は最も単純なCR回路と同形ですね。コンデンサのキャパシタンスと抵抗値でコンデンサに電力を貯める時間をコントロール出来そうです。

シミュレーション

実際にやってみた。

青い線がLEDに流れる電流で、緑の線がLEDと並行につながっているコンデンサの電圧です。LEDは一瞬光って0mA(=0V)に戻る感じですね。 ちなみに、東芝の2SC1815シリーズとそれに対応するpnp型である2SA1015のパラメータを入れたものを知り合いからもらっていたのでそれを使ってシミュレーションしてたんですが、ピクリとも動きませんでした。なんででしょうね。

ねがてぃぶろぐ LTspiceクイック・スタート – FC2を参考にしたらうまくいきました。また、CRの値をかえて遅くなりそうだったので、変えてみたときの信号が以下です。

わーい

実験

オペアンプを使用する発振回路では消費電力が割高になるだろうということで、弛張回路をつかってチカチカするツリーを作りたいですねぇというのがきっかけでしたが、部品が届けば来週ハロウィンに間に合うかもですね!

また次回 => 発振回路をつくりたい_2

参考文献

オペアンプ | 反転増幅回路 – 電子回路

CR移相発振回路の設計

オペアンプの基礎マスター (基礎マスターシリーズ) 堀 桂太郎 電気書院

こた電 こたつぁーの電子工作 LED を点滅させよう

トランジスタによる発振回路を利用した LED1個点滅回路

ねがてぃぶろぐ LTspiceクイック・スタート – FC2

雑談

先週は文化祭と応用情報技術者試験と実験レポと部活が重なったため特に何も出来ませんでした。無念。応情の勉強もたいして出来ませんでした。これは落ちた。 ちなみに基本情報技術者試験は2018年春に受かりました(自慢)。

追記(2018/2/11)写真を大きくしました。

追記(2019/3/18) 段落構成を変更しました。内容は変更ありません。