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AD変換器は、アナログ信号をデジタル信号に変換する電子回路です。温度センサーの場合、温度変化によって生じる電圧変化などのアナログ信号をAD変換器でデジタル信号に変換します。
デジタル信号は、コンピュータなどのデジタル回路で処理しやすい形式です。AD変換器の性能は、分解能と変換速度で決まります。分解能は、変換可能な最小の電圧変化を表し、変換速度は、1秒間に変換できる回数です。
温度センサーの用途に応じて、適切な分解能と変換速度を持つAD変換器を選択する必要があります。近年は、高分解能、高速変換、低消費電力などの特徴を持つAD変換器が登場し、様々な分野で活用されています。
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## 液面計の実験結果と考察：250字要約
水道水に塩を加えて導電性を高めると、静電容量式の液面計の測定結果が変化することが実験で確認された。塩なしでは出力値は約500、塩ありでは約590と上昇した。
この結果は、静電容量式液面計が液体の導電性の影響を受けることを示唆している。田の水位測定への応用を検討した場合、水中のイオン濃度が変動する可能性があり、正確な測定は難しいと考えられる。
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水位センサーの一種である液面計の一種、静電容量式について解説されています。静電容量式は、物質の誘電率の違いを利用して水位を測定します。水は不純物を含むと誘電率が変化するため、測定値に影響が出ます。記事では、実際に使用しているセンサーが静電容量式かどうかを確かめるために、測定中に塩を溶かして値の変化を見る実験を提案しています。しかし、センサーの構造上、水と空気の測定を区別しているようには見えないため、他の測定方法の可能性も示唆しています。
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記事は、稲作の自動化技術の進展について述べています。特に、水位管理の自動化に焦点を当て、水位センサーを用いた実験を紹介しています。
著者は、水位センサーモジュールを購入し、Micro:bitに接続して水位の変化を数値化できることを確認しました。水位の変化に応じて、Micro:bitに表示される数値が変化することを実験を通して明らかにしています。
記事は、水位センサーの仕組みの詳細には触れていませんが、今後の調査課題としています。稲作における自動化技術の可能性を探る内容となっています。
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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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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。
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SPIは、マスター機器が複数のスレーブ機器と通信する規格です。マスターはSCLK, MISO, MOSI, SSの4つの信号線でスレーブと接続します。SSはスレーブ選択線で、マスターはHIGH/LOWを切り替えることで、どのスレーブと通信するかを選びます。複数のスレーブを接続する場合、マスター側にスレーブ数分のSS（GPIOピン）が必要です。SSは通信開始と終了の合図にもなります。
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Pythonのビット演算子、特に論理和(OR)について解説しています。
記事では、UARTとSPIの通信方式の比較を題材に、SPI通信のコードで使われているビット演算を理解しようと試みています。
まず、`|=`という演算子がビットごとの論理和を計算し、結果を変数に代入するものであることを説明します。
具体例として、`cmdout |= 0x18`というコードを解説しています。初期値0の変数`cmdout`と16進数`0x18`(2進数では`00011000`)の論理和を計算することで、`cmdout`の値が`00011000`となり、10進数では24になることを示しています。
最後に、論理和を表す回路図の記号も紹介しています。
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この記事では、UARTにおける「非同期」の意味について解説しています。UARTは調歩同期方式を採用しており、これはSPIのような外部クロックを使わずにデータを送受信する方法です。スタートビットとストップビットを利用することで、クロック同期なしにデータのやり取りを実現します。Webアプリで用いられる非同期処理とは異なる概念であることに注意が必要です。SPIのような同期通信方式も理解を深める上で重要ですが、複雑なため、別途学習する必要があると結論付けています。
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BBC Micro:bit (microbit) の UART 通信では、microbit から Raspberry Pi へのデータ送信と、その逆の受信が可能。microbit は `uart.any()` 関数を使用して受信データを待ち受け、Raspberry Pi はシリアルポートを介して通信する。データの送受信を確実に行うには、microbit と Raspberry Pi 間の TX/RX ピンの正しい接続と、双方で一致するボーレートの設定が重要。また、microbit では `uart.init(115200)` を使用してシステムを初期化することも推奨される。これらの手順に従うことで、microbit と Raspberry Pi 間の双方向 UART 通信を実現できる。
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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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施設栽培で鉄欠乏が起きると、収量低下や品質低下に繋がるため注意が必要です。鉄欠乏は初期症状の見落としが課題となります。本記事では、鉄欠乏の症状と対策、そして早期発見に役立つ簡易的な測定方法について解説しています。初期症状は葉脈間が黄化するクロロシスで、進行すると葉全体が白化し、枯死に至ることもあります。対策としては、pH調整や鉄資材の施用が有効です。早期発見には、葉緑素計を用いた測定が有効で、数値の低下は鉄欠乏の初期段階を示唆します。日々の観察と葉緑素計による測定を組み合わせることで、鉄欠乏を予防し、収量と品質を確保しましょう。