植物のミカタ

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本稿では、SPI通信におけるSSとSCLKの役割を解説しています。SSはスレーブ選択信号で、LOWにすることで特定のスレーブとの通信を有効化します。SCLKはクロック信号であり、この規則的なHIGH/LOW変化を基準に同期してMOSI/MISOでのデータ送受信が行われます。 具体的には、SS1をLOWにし、SCLK信号に合わせてデータ送受信を行う例を図解で示しています。 今回のSPI通信解説により、以前の記事で扱ったESP8266,Raspberry Piを用いたソケット通信やUARTと合わせて、IoTにおけるセンサーデータ取得から遠隔地への送信までの仕組みの理解が深まります。

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この記事では、ESP8266モジュールをクライアント、Raspberry Piをサーバーとしたソケット通信を試みています。 まず、ESP8266側でWiFi接続を行い、サーバー側のIPアドレスとポート番号を指定してソケット通信を行います。 記事では、ESP8266から"send socket from esp8266"というメッセージをサーバーに送信し、サーバー側で受信できていることを確認しています。 これにより、ローカルネットワーク内でESP8266からRaspberry Piにデータを送信できることが確認できました。今後は、温度などのデータを送受信する方法を検討していく予定です。

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この記事では、マイコンを用いたデータ送信システム構築に向けて、まずは一台のPCでのソケット通信を試行しています。 具体的には、Pythonを用いて、受信側(サーバー)と送信側(クライアント)のプログラムを作成し、同一PC上で動作させています。 サーバー側はポート番号12345で接続を待ち受け、クライアント側からの接続があると、入力されたデータを受信し、"Successed!"というメッセージを返信します。 記事では、それぞれのプログラムのコード例と実行結果を示し、実際にデータの送受信が成功していることを確認しています。 今後は、2台のPC間でのソケット通信に挑戦する予定です。

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AD変換器の基準電圧(VREF)とは、アナログ電圧をデジタル値に変換する際の基準となる電圧です。MCP3208の場合、VREFは2.7V〜5Vの範囲で設定でき、高い電圧ほどデジタル値の分解能が向上します。 記事では、VREFを5Vにすることでサンプリング精度を高め、ノイズの影響を抑えるためにVREFに入力フィルターを入れることを推奨しています。 さらに、AGND(アナロググランド)とDGND(デジタルグランド)についても今後の課題としています。

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この記事では、Raspberry PiにpHメーターPH4502Cを接続し、pHのアナログ値をデジタル値に変換して取得する方法を解説しています。 筆者は、MCP3208というAD変換器を用い、GPIO Zeroのライブラリを使ってRaspberry Piで値を読み取っています。 記事内では、回路図やコード例、実験中の問題点と解決策が詳しく説明されています。 最終的には、水道水のpHを測定し、約2.8Vの電圧値を得ることに成功しましたが、値のばらつきが課題として残りました。 筆者は、今後さらに知識を深め、GPIO Zeroを使わない方法やpH測定の精度向上に取り組む予定です。

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この記事は、PH4502C pHメーターのpH計算方法を解説しています。まず、起電力とpHの関係式を求めるために、既知のpH値と対応する起電力値から係数と定数を算出します。次に、ADCを用いる場合の計算式を導出し、ADCのビット数とpHの関係式を確立します。最終的に、任意のADCビット数に対して、ADC出力値からpH値を計算する式を提示しています。ただし、精度の高い測定には電圧計を用いたキャリブレーションが必要であると結論付けています。

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この記事では、AD変換器を使ってアナログ値をデジタル値として読み取る方法を解説しています。AD変換器からのデータ送信には、複数のピンを使ったSPI通信という方式が使われています。SPI通信では、マスター（Raspberry Pi）とスレーブ（AD変換器）間でデータのやり取りが行われます。重要な点は、AD変換器からのデジタルデータは1本のピンではなく、SCLK、MISO、MOSI、SSの4本のピンを使ってやり取りされることです。

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diymoreのLiquid PH Value Detection Detect Sensor Moduleは、Arduinoやマイクロコントローラと連携して水溶液のpH値を測定するセンサーモジュールです。pH測定範囲は0～14で、精度は±0.1pHです。動作電圧は3.3～5Vで、出力はアナログ信号とTTLレベルのデジタル信号の両方を選択できます。校正は付属の校正液を用いて簡単に行えます。このモジュールは、水耕栽培、水質監視、化学実験など、pH値の測定が必要な幅広い用途に最適です。

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このブログ記事は、BBC Micro:bitの内蔵AD変換機能を用いてpHメーターのアナログ値を読み取る実験について解説しています。筆者は、専用のAD変換器が届く前に、Micro:bitのP0/P1ピンがアナログ値の読み込みに対応することを発見し、これを活用。pHメーターをMicro:bitに接続し、MakeCodeでアナログ値をディスプレイに表示するプログラムを作成しました。 実験では、水道水で748、重曹水で916のアナログ値を取得。重曹水がアルカリ性であることから、測定値の傾向が妥当であることを確認し、アナログ値の読み取りに成功しました。今後はpHメーター出力値とMicro:bitのAD変換の詳細調査が課題としつつも、pH値に応じた自動制御（例：サーボモータでの溶液調整）への応用可能性に大きな期待を寄せています。

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記事では、そろばんがデジタルである理由をアナログとデジタルの違いを説明しながら解説しています。 アナログは水銀体温計のように、値が連続的に変化し、無限に細かい値をとります。デジタルは電子体温計のように、飛び飛びの値で表現されます。 そろばんは玉を1つずつ動かすことで数を表現するため、値は飛び飛びになります。そのため、そろばんはデジタルに分類されます。

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筆者はpH測定器の仕組みを理解するため、ガラス電極法について調べています。 ガラス電極法は、pHガラス電極と比較電極を用い、pHガラス応答膜の内側と外側のpHの違いにより生じる起電力を測定することでpHを算出します。 pHガラス応答膜の内側にはpH7の塩化カリウムが用いられ、測定したい液体に当てると、pHの差に応じて起電力が発生します。 この起電力は温度によって変動するため、測定前にキャリブレーションが必要です。 筆者はpH測定器をRaspberry Piに接続しようとしましたが、A/D変換が必要なため、接続は保留となっています。

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この記事は、栽培用の測定器について理解を深めるための導入として、リトマス試験紙を取り上げています。リトマス試験紙は、水溶液のpHを測定し、酸性かアルカリ性かを判定するために用いられます。 記事では、リトマス試験紙の由来である「リトマスゴケ」について触れ、それが地衣類の一種であることを説明しています。地衣類は藻類と菌類の共生体で、空気のきれいな場所に生息し、大気汚染の指標にもなっています。 そして、リトマスゴケやウメノキゴケの色素がpH測定にどのように関わっているのか、次の記事で詳しく解説することが予告されています。

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記事では、Raspberry PiとLEDを用いて、PWM（パルス幅変調）による疑似アナログ信号の生成と、その効果について解説しています。PWMは、デジタル信号のパルス幅を調整することで、見かけ上アナログ信号のような出力を行う技術です。記事では、パルス幅を徐々に変化させることで、LEDの明るさが滑らかに変化する様子を「ホタルの光」に例えています。 具体的には、Pythonコードを用いてPWMのデューティ比を周期的に変化させることで、LEDの明るさを制御し、ホタルの点滅のような効果を実現しています。

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シイタケ栽培後の廃培地は、栄養豊富で再利用価値が高いにも関わらず、現状では焼却処分されている。これは、廃培地のリグニン分解が不十分で、植物栽培に適さない土壌構造となるためである。また、線虫などの病害虫のリスク、有効な再利用方法の確立の遅れ、焼却施設の維持費用が廃培地処理費用に上乗せされていることなどが要因となっている。結果として、資源の有効活用が阻害され、環境負荷も増大している。シイタケの需要増加に伴い廃培地も増加するため、持続可能な農業に向けて、廃培地の再利用方法の確立が急務となっている。

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Web Audio APIを用いてマイク入力の音声の周波数を可視化するJavaScriptコード例を紹介している。AnalyzerNodeでFFTを行い、得られた周波数データをcanvasにグラフとして描画する。コードでは、マイクへのアクセス、AudioContextとAnalyserNodeの作成、周波数データの取得と描画処理を解説。実行すると音声入力に応じてリアルタイムに周波数グラフが変化するが、ハウリングが発生しやすい点についても言及している。

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この記事は、JavaScriptで音の周波数を可視化する方法を学ぶための導入部分です。音のデジタル化に不可欠なフーリエ変換の概念を、三角関数のグラフを用いて分かりやすく解説しています。sin波、cos波、そしてそれらの合成波のグラフを示し、複雑な波形も三角関数の組み合わせで表現できることを説明。式の係数を配列データとして取り出すことで、音をデジタルデータとして扱えるようになることを示しています。最後に、高速フーリエ変換(FFT)に触れ、次回JavaScriptでの実装を示唆しています。記事には、HTML5 Canvasを使ったsin波を描画するコード例も掲載されています。

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レバテックキャリアの技術ブログで、筆者のGo言語のユニットテスト記事が紹介された。紹介記事はGo言語学習者向けのおすすめ記事まとめで、筆者の記事はテストコード作成フローの実例紹介が評価された。IT・Web系転職サイトに栽培系ブログが掲載されたことは、デジタルとアナログ業界の橋渡しとして意義深い。筆者は今後、両業界の利点を融合させる役割を目指している。 追記として、レバテックキャリアと同じ運営会社が、フリーランス向け案件紹介サイト「フリーランスHub」を立ち上げたことが紹介されている。フリーランスHubでは、地域やリモートワークなど様々な条件で業務委託案件を検索できる。