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プログラミング教材開発
大阪府高槻市原地区で肥料教室を開いています
検索キーワード:「マイコン」
 

マイクロビットのワークショップとこれからの開発

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この記事では、筆者が小学生向けのプログラミングワークショップで息子に職業体験の機会を与えた経験と、今後の農業IoT開発への展望について語っています。 ワークショップでは、マイクロビットとスクラッチを用い、息子は教材の準備や参加者のサポートなどを行いました。この経験を通して、子供向けの高度な職業体験の場を提供できる可能性を感じたようです。 また、農業IoTについては、人手不足解消だけでなく、土壌環境改善による作業量の削減こそが重要だと指摘。効率的な肥料の使用など、化学の知識を取り入れた開発が求められると訴えています。 筆者は今後もマイクロビットを用いたプログラミング教育と、農業における化学の知識の探求を続け、農業IoTの発展に貢献したいと考えています。

 

BBC Micro:bit、トランジスタとDCモータ再び

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この記事では、BBC Micro:bitとトランジスタを使ってDCモーターを制御する方法を解説しています。前回はモーターを回すことができませんでしたが、電気回路とトランジスタの動作原理を学び、今回は見事成功しました。 成功の鍵は、トランジスタのベース電流を制御するための抵抗値の計算です。目標とするモーター電流を100mAとし、トランジスタの増幅率などを考慮して、ベース抵抗を4.7kΩに設定しました。 その結果、Micro:bitのボタン操作でDCモーターの回転を制御することができるようになりました。今回の実験を通して、トランジスタの動作原理への理解を深めることができました。

 

BBC Micro:bitでDCモータを動かしたい

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BBC Micro:bitのGPIOピンを使ってDCモータを動かそうとしたが、3Vピンでは動作するのに、GPIOピンでは動作しないという問題が発生しています。 原因を探るため、GPIOピンの仕様を調べてみたところ、「タッチセンス機能のため、端子0, 1, 2には弱いプルアップ抵抗(10MΩ)が接続されている」という記述を見つけました。 このプルアップ抵抗がDCモータの動作に影響を与えている可能性があり、今後の検証が必要です。

 

トランジスタ3電流増幅作用

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この記事では、トランジスタの増幅作用、特に電流増幅作用について解説しています。トランジスタは、小さな電流を大きな電流に増幅することができます。 具体的には、NPNトランジスタを例に、ベースにマイクロビットからの微弱な電流を流すことで、コレクタ-エミッタ間に大きな電流を流せることを説明しています。 そして、この電流増幅作用を利用して、マイクロビットからの信号では光らせることのできないLEDを、トランジスタを介することで光らせることができるようになることを図解しています。

 

BBC Micro:bitでリレー経由でDCモーターを制御してみる

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BBC Micro:bitを使ってリレー経由でDCモーターを制御する方法について書かれた記事の要約です。 記事では、マイクロビットのGPIOピンでは電流が不足するため、トランジスタの代わりにリレーモジュールを使ってDCモーターを制御する方法を紹介しています。 具体的な配線方法やマイクロビットのコード例も掲載されており、実際にDCモーターを回転させる様子を収めた動画も埋め込まれています。 記事は、マイクロビット初心者にもわかりやすく、リレーモジュールを使ったDCモーター制御の方法を学ぶのに役立つ内容となっています。

 

改めてSPIについてを知る4

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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。

 

改めてSPIについてを知る3

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SPI通信について、マスタースレーブ構成、データ送受信の流れ、シフトレジスタによるデータの受け渡しなど、具体的な例を挙げながら解説しています。\ 特に、8ビットデータ転送を図解で示し、LSB、MSB、MOSI、MISOといった用語を用いながら、マスターとスレーブ間におけるデータの移動を詳細に説明しています。\ 最後に、Raspberry PiとAD変換器を用いたSPI通信のコード例を紹介し、次回の記事ではシフトレジスタの仕組みやSSの役割について解説することを予告しています。

 

UARTについてを知る2

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この記事は、micro:bitのMicroPythonを使ってUART通信の基礎を解説しています。UARTではHIGH(1)とLOW(0)の信号でデータを送受信し、文字列をバイト型に変換して送信します。 記事では、データ送信の仕組みとして、アイドル状態(1)、スタートビット(0)、データビット、パリティビット、ストップビット(1)からなるシリアル通信の構造を図解で説明しています。 特に、パリティビットはデータ送信時の誤り検出符号として、奇パリティと偶パリティがあることを解説し、micro:bitでの設定方法にも触れています。 最後に、ボーレートについても触れる予定としていますが、詳細は次回に持ち越しとなっています。

 

ESP8266とRaspberry Piでソケット通信を試す

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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。

 

コンピュータ二台でソケット通信を試す

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この記事は、二台のコンピュータ間でローカルネットワークを通じてソケット通信を行う方法を解説しています。 まず、Raspberry Piをサーバー側にして、そのローカルIPアドレスを調べます。次に、Pythonで記述したサーバープログラムを、調べたIPアドレスを使って修正します。クライアント側にはLinuxマシンを使用し、同様にローカルIPアドレスを調べます。 その後、クライアントプログラムを実行し、サーバープログラムが実行されているRaspberry PiのIPアドレスとポート番号を指定して接続します。 記事では、接続が成功したことを確認後、NodeMCUとRaspberry Piでのソケット通信に進むことを示唆しています。

 

コンピュータ一台でソケット通信を試す

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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。

 

ESP8266のWiFiモジュールを購入した

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## ESP8266を使って、PicoからWebアプリにデータを送信する方法を探る 筆者は、pH測定データをWebアプリに送信するために、WiFiモジュール「ESP8266」を購入しました。 目的は、Raspberry Pi Picoなどのマイコンで取得したデータを、WiFi経由でWebアプリに送信することです。 ESP8266はTCP/IPスタックを搭載したWiFiモジュールで、GPIOピンも備えているため、単体でのデータ処理も期待できます。 今後の記事では、PicoからWiFiを介してWebアプリにデータを送信するために必要な手順を一つずつ解説していく予定です。

 

AD変換器から出力されたデジタル値を読み込む

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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。

 

プログラミング教育で注目すべきはARM + Debian + Pythonであるはずだ

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プログラミング教育の格差解消には、安価で高性能なARMアーキテクチャ搭載PCが有効である。Raspberry PiはDebian系OSとPythonを標準サポートし、電子工作から本格的な開発まで対応可能なため、ChromebookやMicro:bitよりも優れている。ARM対応ソフトの充実が課題だが、低価格でDebianやPythonに触れられる環境は、OSSやサーバー学習へのハードルを下げ、将来的なIT人材育成に貢献する。

 

環境制御を学ぶ為にMicro:bitでサーボモータを学ぶ

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Micro:bitとサーボモーターを用いて環境制御学習の第一歩を踏み出した著者は、サーボモーターの動作原理を学ぶため、LEGOブロックとミニフィグを使った回転実験を行った。MakeCodeで作成したコードでMicro:bitからサーボモーターに角度指令を送ると、90度を基準に、大きい値では反時計回り、小さい値では時計回りに回転する。しかし、指定角度で停止せず、一回転し続けるという問題に直面。これは、指令値が目標角度ではなく、一定時間内の回転角度を表すためであった。 著者は、サーボモーターの停止方法について疑問を抱いている。

 

使わなくなったパソコンにSambaを入れて、ファイル共有用のサーバを構築してみた

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使わなくなったWindows7マシンにUbuntuをインストールし、Sambaでファイル共有サーバーを構築する方法。 手順は、Ubuntuインストール後、端末でSambaをインストールし、共有フォルダ`/home/share`を作成、パーミッションを設定。`/etc/samba/smb.conf`を編集し、ゲストアクセスを許可する設定を追加。Sambaを再起動し、ファイアウォールで必要なポートを開放。自動起動設定も実施。 Windowsからは、ネットワークドライブの割り当て機能を使い、`\\SambaサーバーのIPアドレス\Share`でアクセス可能。`Share`部分はsmb.confで設定した共有名。

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