/** Geminiが自動生成した概要 **/
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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記事では、PokitMeterという小型測定器を用いて、Micro:bit(マイクロビット)が出力するPWM信号の周波数を測定しています。
PokitMeterは測定結果をスマホで確認できるため非常にコンパクトで、Chromebookでも使用可能です。
マイクロビットのP0ピンから出力されるPWM信号をPokitMeterのオシロスコープモードで測定した結果、デューティ比50%で、周期20msの矩形波が観測されました。
このことから、マイクロビットのPWM周波数は標準で50Hzであることが分かります。
今後はPokitMeterを活用して、より深くマイクロビットの機能を探求していく予定です。
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この記事は、BBC Micro:bitのプルダウン抵抗の機能について解説しています。
最初に、`pin0.get_pull()`を使ってプルダウン抵抗の状態を取得しようとしますが、GPIOピンが未使用の状態ではエラーが発生します。
次に、`pin0.read_digital()`を実行すると、自動的にプルアップ抵抗が設定されることがわかります。
最後に、`pin0.set_pull(pin0.PULL_DOWN)`を使って明示的にプルダウン抵抗を設定し、外部のプルダウン抵抗なしでも動作することを確認しています。
記事では、プルアップ抵抗、プルダウン抵抗、ノー・プルそれぞれの状態に対応する`get_pull()`の戻り値 (0, 1, 2) も紹介されています。
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マイクロビットのGPIOピンを安定させるにはプルダウン抵抗が有効です。スイッチOFF時はプルダウン抵抗によりGPIO 0はLOW状態を保ちます。スイッチON時はGPIO 0に電流が流れ、信号が送られます。プルダウン抵抗はショート(短絡)を防ぐため、一般的に10kΩの抵抗が使われます。プルアップ抵抗はスイッチと抵抗の位置が逆になり、スイッチOFF時はGPIO 0がHIGH、スイッチON時はLOWになります。
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記事では、マイクロビットを使ってプルダウン抵抗の仕組みを解説しています。
まず、タクトスイッチと10kΩの抵抗を用いてプルダウン回路を構成し、ボタンを押すとマイクロビットのディスプレイのアイコンが変わるプログラムを作成しています。
記事では、プルダウン抵抗の詳細は後述するとして、動作するコードを示しています。
具体的には、マイクロビットのGPIO 0ピンに接続されたタクトスイッチが押されると、ディスプレイのアイコンが悲しい顔から笑顔に変化し、2秒後に再び悲しい顔に戻るというものです。
記事は、この動作例を通じて、プルダウン抵抗の役割について詳しく解説していくことを予告しています。
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この記事では、電子回路におけるショート（短絡）の危険性について解説しています。
筆者は、マイクロビットを使った電子工作を通じて、トランジスタの仕組みを理解しました。しかし、電子回路の基本である「プルアップ」「プルダウン」については未理解のままです。そこで、これらの概念を理解するために、まずはオームの法則を復習します。
オームの法則（*V* = *I**R*）を用いて、抵抗値が限りなく0に近い場合、電流値が無限大に発散することを示し、これがショートと呼ばれる現象であると説明しています。そして、ショートは回路に過大な電流を流してしまうため、大変危険な行為であると警告しています。
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この記事は、制御信号に使われる電流信号、特に4-20mAについて解説しています。Raspberry PiのGPIO出力は3.3V・16mAであり、4-20mAの範囲でモジュールを制御しています。筆者は、GeekServo 9gモーターを電流信号で動かす方法を探求中です。モーターの仕様から、100～500mAの電流が必要と推測していますが、そのためにはトランジスタによる増幅が必要と考え、その方法を模索しています。
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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。
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BBC Micro:bitのGPIOピンを使ってDCモーターを動かそうとしたが、電圧不足のため動かなかった。そこでトランジスタを使って電圧を上げることを試みた。書籍を参考に青色LEDをトランジスタで点灯させる回路を組んだところ、LEDは点灯したものの、DCモーターは動作しなかった。トランジスタについて更に学習する必要があると考えられる。
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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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この記事では、Raspberry PiのPWM機能を使ってサーボモーターを制御する方法を解説しています。
サーボモーターは、パルス幅によって回転角度を制御することができます。この記事では、GeekServo 9G Servo-Grayというサーボモーターを使用し、GPIO 12に接続して制御しています。
コードでは、RPi.GPIOライブラリを使ってPWM信号を生成し、ChangeDutyCycle()関数でデューティ比を変更することで、サーボモーターの回転角度を制御しています。
具体的には、デューティ比2.5%で-45度、7.25%で90度、12%で225度回転するように設定されています。
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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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この記事は、生物系出身でRaspberry Piに挑戦している筆者が、パルス幅変調(PWM)を学ぶ過程を記述しています。
まず、LEDの点灯と消灯を繰り返すLチカを通して、HIGH(電気が流れる状態)とLOW(電気が流れない状態)について学びます。次に、PWMの概念、周期、パルス幅、デューティ比について解説し、PWMを用いたLEDの明るさ制御に挑戦します。
具体的なコード例を示しながら、デューティ比を徐々に上げることでLEDが明るくなる様子を観察し、PWMによる制御を体感します。最後に、HIGHはデューティ比100%の状態であり、デューティ比が低くても実際には高速で点滅しているため暗く見えることを補足しています。
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Raspberry Piのシリアルコンソール機能を使うと、ネットワーク環境がなくても有線でRaspberry Piを操作できます。
今回は、Raspberry Pi 4BとUbuntu 20.04、USB-TTLシリアルコンソールケーブルを使って接続を試みました。
Raspberry Pi側でシリアルポートとコンソールを有効化し、ケーブルで接続します。Ubuntu側ではscreenコマンドを使ってシリアルコンソールに接続します。
接続が確立すると、Ubuntuの端末にRaspberry Piのログイン画面が表示され、操作が可能になります。接続を終了するには、ctrl + a、kと入力します。
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この記事では、Raspberry PiとI2C接続のLCDディスプレイを使って文字列を表示する方法を解説しています。
まず、Raspberry Piの設定でI2Cを有効化し、LCDのI2CモジュールをGPIOピンに接続します。接続が正しければ、「i2cdetect -y 1」コマンドでI2Cアドレスが表示されます。
次に、OSOYOOのライブラリ「i2clcda.py」を使ってPythonコードを作成し、LCDに文字列を表示します。コードでは、ライブラリをインポート後、「lcd_init()」でLCDを初期化し、「lcd_string()」関数で文字列と表示位置を指定して出力します。
表示されない場合は、I2Cモジュールのポテンショメータを調整してコントラストを調整する必要があります。
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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。