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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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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、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。
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抵抗とは、電気の流れを妨げる働きをする要素で、単位はオーム（Ω）で表されます。水流に例えると、管に設置された篩のようなもので、水の流れを制限する役割を果たします。
電圧（水圧）、電流（水量）、抵抗の間には、オームの法則（V = IR）が成り立ちます。抵抗値が大きいほど、同じ電圧でも電流は小さくなります。
例として、Raspberry PiのGPIOピンとLEDを接続する際に、LEDの仕様に合わせた抵抗を選定する必要があることが挙げられています。しかし、GPIOピンの電流信号をどのように考慮すべきかについては、まだ理解が追いついていない点が示唆されています。
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## 最近の肥料でよく見かける酸化還元電位の内容要約（250字）
記事では、土壌中の酸化還元電位が植物の生育に大きく関わることを解説しています。酸化状態の高い土壌では、窒素が植物に吸収されにくい硝酸態窒素として存在し、逆に還元状態では吸収しやすいアンモニア態窒素が優勢になります。
従来の化学肥料は土壌を酸化させる傾向にありましたが、近年は酸化還元電位を適切に保つことが重要視され、還元状態を促進する資材を用いた肥料も登場しています。
記事では、酸化還元電位を測定する重要性や、測定値に基づいた適切な土壌管理の必要性を説いています。
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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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この記事では、トランジスタ、特にNPN型トランジスタの増幅率について解説しています。トランジスタの性能指標として、絶対最大定格、コレクター電流、ベース電流、増幅率(hFE)の4つが挙げられています。
増幅率はトランジスタによって異なり、ランク分けされています。記事で例に挙げられている2SC1815-GRはGRランクで、増幅率は200～400倍です。つまりベース電流が5mAなら、コレクター電流は1Aになる計算となります。
ただし、ベース電流の最大値はデータシートに記載がないため、コレクター損失(400mW)を考慮して、安全な電流値を見積る必要があると指摘しています。
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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。
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この記事では、トランジスタの仕組み、特にスイッチング作用について解説しています。バイポーラトランジスタを構成するN型半導体とP型半導体の働きに触れ、マイクロビットと青色LEDを用いた回路を例に、トランジスタがどのように電流を制御するのかを図解しています。ベース電流の有無によってコレクター-エミッタ間の導通・非導通が切り替わり、これがスイッチのオン/オフ動作に対応することを示しています。記事では、トランジスタの基礎知識を学ぶことで、電子回路への理解を深めることを目指しています。
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この記事は、電子工作初心者向けにトランジスタの基礎を解説しています。トランジスタは、「スイッチング」と「増幅」の役割を持ち、電流を制御したり増幅したりする電子部品です。記事では、トランジスタの構造と名称、増幅率などの基本的な用語について解説しています。著者は、トランジスタの理解には電流の理解が不可欠であることを実感し、今後の学習目標としています。
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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。
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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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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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この記事では、ビット演算をPythonコードを用いて解説し、シリアル通信の一つであるUARTのデータ構造を擬似的に再現しています。
まず、スタートビット、データビット、パリティビット、ストップビットから成るUARTのビット列を、ビットシフト演算子を用いて生成する過程を示します。
次に、乱数を用いてデータビットの0/1をランダムに設定することで、より現実的なUART通信を模倣しています。
これにより、ビット演算がハードウェアレベルでのデータ通信を理解する上で重要であることを示し、今後のSPI通信学習への足掛かりとします。
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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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この記事は、UARTを用いたシリアル通信について解説しています。
UARTとは何か、Raspberry Piとmicro:bitを接続した図を例に、TXピンとRXピンを用いてどのようにデータがやり取りされるのかを説明しています。
具体的には、文字列"abc"をUART通信で送信する際に、コンピュータ内部では文字コードを用いて処理されていることを解説し、Go言語でのバイト型変換例を示しています。
さらに、microbitのUART設定における"bits=8"というパラメータを取り上げ、1ビットと8ビットの関係、表現できる数値範囲について触れています。
最後に、"0x610x620x63"という16進数表記で送信データ例を示し、次回にuart.initのパラメータ解説を行うことを予告しています。
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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。
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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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この記事では、Raspberry PiとBBC Micro:bit間でUSB経由のシリアル通信を行う方法を解説しています。
従来のUART通信と異なり、USB接続ではRaspberry Pi側のシリアルポート設定が不要です。Micro:bit側で温度データを送信するコードを作成し、Raspberry Pi側では"/dev/ttyACM0"をデバイス、"115200"をボーレートとしてシリアル通信を設定します。
これにより、Raspberry Pi側でMicro:bitから送信された温度データを受信し、コンソールに表示することができます。USB接続は、GPIOの使用状況に影響されず、より簡便な方法と言えます。
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Micro:bitとサーボモーターを使って環境制御の基礎を学ぶ記事。サーボモーターの角度制御をMicro:bitのプログラムから行う方法を紹介。Muエディタを使用し、角度を指定するシンプルなコードから、連続的な動きや特定角度への移動、アナログ入力による制御まで段階的に解説。具体的な接続方法やコード例、ライブラリの活用法も示し、初心者にも分かりやすくサーボモーター制御の基礎を習得できる内容となっている。最終的には、植物育成ライトの角度調整といった具体的な応用例も示唆し、環境制御への応用を促している。
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子供に初めて与えるPCとしてChromebookを検討していた筆者は、Micro:bitのシリアル通信の課題からRaspberry Pi 4 Model B(8GB)を購入。GPIOピンによる電子工作の可能性、安価でLinux学習に適した点を評価している。Raspberry Piはクレジットカード大の基盤に主要部品を搭載し、microSDカードにOSをインストールして使用する。高スペックゆえの発熱対策として冷却ファン付きケースも購入。Raspberry Piを子供用PCとするには、親のLinux(Debian系)知識やハードウェア管理の理解が必要と結論づけている。