Arduinoねた その32 測距センサー 続き

Arduinoに接続した、赤外線測距センサー（通称SHARPセンサー）の実験を続けます。

センサーの出力を、そのままアナログ値として読み出したものを表示しても、良く判らないので・・・

5cm、10cm、15cm、20cm、25cmの5点について値を計測して、その間を線形に補完することにしました。

5cm未満は0、25cm以上は100と表示することにしました。

実際にやってみると・・・

結構値がふらつくように感じます。

でも、まあ、そこそこ正しい値を示しているようですね。

それでは、懸念していた、透明な板ではどうでしょうか？

このために!?　わざわざ100円ショップで透明な下敷きを買ってきました。

予想では、透明なプラスチックの板は感知できない・・・ハズなのですが・・・

予想反して、普通に検知します。

えっ～　そうなの？

これは、素材によるのかもしれません。

原理的には、赤外線の反射を見ていると思うので、赤外線を反射しない（し難いような）素材であれば検知できないのかも・・・

追補

この透明の下敷きですが・・・

センサーとの角度で、検知できたりできなかったりするみたいです。

Arduinoねた その31 測距センサー

会社の帰りに、秋月電子に寄って、測距モジュールなるものを買ってきました。

GP2Y0A21YK0F　という長い型番です。

私は、この測距モジュール自体をPSD（position sensitive detector）というのかと思っていました。　そうではなくて、赤外線LEDとPSDの組み合わせがこのモジュールだそうです。

1個400円　・・・　安い！

同じ、距離を測る超音波センサーに比べると・・・1桁違います。

じゃあ、早速接続してみますかねぇ。

購入したモジュールには、ごていねいにも接続用のケーブルが添付されています。

3本の線が出ていて、Vcc、GND、Output というのは直感的に分かります。

3本の線の色が、白、黒、赤なのですが・・・

普通なら　赤：Vcc、黒：GND、白：Output　と考えますが・・・

そうではなく

黒：Vcc、赤：GND、白：Output　が正解です。

いやっ、これ、絶対人間工学に逆らってる！

まあ、線の色に気をつければ、全然問題ありません。

普通にアナログ入力で、値が簡単に読めます。

ただ、読み取った値を距離に換算するのが、結構大変です。

まず、出力の値が線形で無い！

いくつかの直線に分割して、近似値を求めるしかないのか・・・

荒い換算表を持つのか・・・

でも、とにかく・・・距離の測定はできそうです。

しかも、検知範囲が狭いのが、なんか役に立ちそうです。

ただし、赤外線を使用しているので、透明なものは感知できないとか・・・本当かなぁ。

Arduinoねた その30 暗いLED

Serial通信でのデバックの方法を覚えてから、デバックが楽になりましたが・・・

通信関係など、微妙なタイミングが必要な場合には、誤動作の原因になっちゃいますね。

そこで、原始的に、LEDを光らせたりしてます。

（この場所で、光らせ・・・この場所で、消して・・・という感じ・・・）

ＬＥＤが点灯したり、消灯したりして、プログラムの動作が目でわかります。

しかし・・・何だかLEDが暗い・・・

確かに点滅しているのだけれど・・・よく見て、やっと点灯が判るくらいに・・・暗い！

いろいろ確認して、やっとその謎が解けました。

一番最初に

pinMode( 2 , OUTPUT );

を忘れてました。

これを書かずに、

digitalWrite( 2 , HIGH );

とやっていました。

これでも、D2ポートのLEDは光るのですが・・・暗い。　（しつこいって！）

pinMode( 2 , OUTPUT );

を追加したら、普通に光るようになりました。

いやっ、単純なミスほど・・・気が付くのに時間が掛かりますねぇ。（笑）

Arduinoねた その29 I2Cの・・・

ここのところ・・・簡易Arduinoの研究をやっています。

CPUはATMEGA168なんですが・・・

センサーをArduino化したATMEGA168に接続したりしてます。

そんな状況で・・・

I2C（ Inter-Integrated Circuit のこと、我家では  I-squared-C と発音します）接続の温度センサーを接続して実験してみると・・・

電源を入れて最初の計測がなんか不安定です。　17度と表示したり、25度と表示したり・・・

一旦電源を切り、再度起動すると・・・今度は安定します。　

それ以降は、ずっと安定して計測できるのですが・・・

長い時間電源を切ってから、電源を入れると最初の計測がやっぱり不安定です。

原因不明！

理系でも、数学屋の私には全くのお手上げです。

いかし、本やインターネットを調べながら、いろいろやっていると解決しました。

原因は、I2Cの2本の信号線のプルアップ抵抗が合っていなかったようです。

私の記憶には・・・　I2Cのプルアップ抵抗＝10kΩ　・・・と、刷り込まれて居るのですが、これがダメでした。　プルアップ抵抗を1kΩにしたら・・・あっさり不安定が解決しました。

そんなときに、都合よく（長野方面から）救世主が我家に来てくれました。

電子回路に詳しい彼の説明で、原因と対応が判りました。

ありがとう RAIN

Arduinoねた その28 Arduinoを作る3

作成したArduino（って言えるのか？）

本当に動くのか・・・いろいろ試してみると・・・

A0ピンに接続したLEDが光りません。

プログラムは

#define LED 14

void setup()
{
  pinMode( LED,OUTPUT );
}

void loop()
{
  digitalWrite( LED,HIGH );
  delay( 500 );
  digitalWrite( LED,LOW );
  delay( 500 );
}

こんな、単純なものなので、間違いようが無い・・・と、思うのですが。

A0ピンの代わりにA1ピンにしてみると・・・ちゃんと光ります。

A0ピンって、なんか特殊なのでしたっけ？

Arduinoねた その27 Arduinoを作る2

昨日は、なんだか疲れて寝てしまったので・・・続きです。

秋月の「USB－シリアル変換モジュール」を使って、USBポートを作ります。

と言っても、超簡単です。

接続するのは・・・

TXD(1) に1KΩの抵抗　⇒　AVRのrxd(2) へ

DTR(2) に0.1μFのコンデンサ ⇒　AVRのrst(1) へ

RXD(5) に1KΩの抵抗 ⇒　AVRのtxd(3) へ

後は、GND(7) と VCC(20) だけ。

配線するのはこの5つのピンだけです。

で、AVR側にはさっきの3本をジャンパー線で飛ばします。

パソコンとUSBケーブルで接続すると・・・

新しいハードウェアがどうのこうの・・・と表示されますが・・・少しするとそのまま認識しました。

IDEを起動して、ボードとして

Arduino Pro or Pro Mini (3.3V, 8MHz) w/ ATmega168

を選択して・・・

簡単なプログラム（お得意のＬＥＤの点滅！）を作成して・・・いざ転送！

はいっ、あっさりと完成！

Arduinoねた その26 Arduinoを作る

Arduinoって、そんなに高価でないし、使いやすいので気に入っているのですが・・・

唯一・・・実験するときのボレッドボードとの親和性が低いなぁ。

と思っています。

これは、Arduino自体の大きさの問題でしょうか？

そこで、我家ではArduino nano を好んで使用していますが・・高い！

いやっ、精密機械みたいで小さくてカッコイイんですがねぇ。

あと、青いLEDが眩しくて・・・（笑）

で・・・

自作のArduinoに挑戦してみました。

参考にしたのは、Arduino/Arduino の自作  です。

大変参考になりました、ありがとうございます。

まずは、ブートローダーを書き込まなければなりません。

そのためには、素のAVRに書き込みをする環境が必要です。

幸いにも？　我家には AVRISP-MKII なるものが死蔵されていました。　（てへっ）

かって、AVRの研究をしたときに使っていたのですが・・・箱の奥底に眠っていましたので、眠りから覚めてもらいました。（笑）

さらに、このライタを使うためのソフトである 　AVR Studio なるものをインストールしなければなりません。　勿論これもかつては使っていたのですが、パソコンを確認したところ、既に削除されたようでした。

とにかく、パソコンに AVR studio をインストールし、最低限AVRへの書き込みが出来る環境ができました。

久しぶりに、AVR studio を使用して「さて、やるぞ！」というところまで行ったのですが・・・

なぜか、AVRを認識できません。

なんだよ！

なんでだよ！

いろいろ確認したら・・・

AVRのチップがブレッドボードにちゃんと入っていないだけでした。（苦笑）

arduino-0022\hardware\arduino\bootloaders\atmega\ATmegaBOOT_168_pro_8MHz.hex

このファイルを指定して、焼き焼き開始！

すぐに終了！

よし成功！

たった、これだけのことで、疲れたので・・・

本日の作業は終了です。

Arduinoねた その25 Infra Red Thermometer 続き

とりあえず、使えそうな感じがじてきた赤外線温度センサーですが・・・

そのままでは、やっぱり使えません。

センサーに何もしなければ、室温を表示してくれるようです。

センサーに手をかざしてみると・・・なんとなく表示温度（検知温度）が上がります。

でも、この検知温度は、センサーに手を近づけると上がり、センサーから手を離すと下がります。　本来、距離には関係なく、温度を検知しないとダメですよね。

これは、きっと、光学的にレンズなどを置いてやら無いとダメなんだ・・・と勝手に考えて、秋月電子で「超高感度焦電センサー用レンズ」（フレネルレンズと書いてあります）というのを購入しました。

奥まで、きっちり入らないのですが・・・指向性は格段に良くなりました。

また、検知する温度の変化が少なくなったものの、手をかざす距離を変えても、あまり変化がなくなりました。

もしかしたら・・・これは有効かもしれません。

というところで、実験は終了・・・

Arduinoねた その24 Infra Red Thermometer

半年ほど前の話です・・・

 

 

2010年のシンガポール世界大会にレスキューBで参加することになった「M&Y」ですが・・・

レスキューBは、壁に張り付いてる被災者（電気ヒーター）を検知しなければなりません。

そのために、温度センサーをいろいろと探しました。

最初は・・・LEGOの温度センサーを買えば解決・・・

もし、それがだめでも・・・秋月電子を探せばなんとかなるさ・・・

と、安易に考えていたのですが・・・

実際にやってみると、温度を測ることは簡単にできます、でも「離れた場所の温度」を検知することが、とても難しいことが判りました。

離れた場所の温度を測る機械って、サーモグラフィーとかしか思いつかなかったのですが、さすがにそれは無理ですよねぇ。

ネットで調べると・・・非接触型の赤外線温度センサーは、結構沢山あります。

例えば、電子体温計（耳に当てるヤツ）とか・・・

でも、ジュニアのロボットに接続できるようなセンサーモジュールが全然見つかりません。

 

 

電子工作の師匠に聞いたら「そういう時には電子温度計を分解して部品を取るんだよ」って・・・そんなの素人には無理です。（泣）

 

 

結局、ジャパンオープンのシニア交流会の時に、Mが「NIIT-BLUE」の皆さんから、センサーモジュールを紹介してもらい、一件落着したのでした。

 

 

と、前置きが長くなりました・・・・

 

 

今回のねたは非接触型の赤外線温度センサーを探しているときに手に入れたものです。

MLX90614

ストロベリーリナックスで、素子だけ 2,100円（税込み）で売られていたものです。

「お～、これは安い！」

しかも、仕様には、すごい機能が「これでもか・・・」と並べられています。

しかし、注意書きに・・・

こちらの商品は、お求めいただいても上記掲載以外のさらに詳しい技術資料・参考資料はございません。上記の資料により購入を検討ください。

と、ありました。

で、「上の資料」というのは、全部英語でさっぱり判りませんでした。

勢いで、買ってみたものの・・・全く使えずにお蔵入りしていました。

 

 

ところが、最近Arduinoを始めたので、改めてネットを検索してみると・・・

なんか、プログラム例（スケッチというのですか）がありました。

 

 

実験してみると・・・なんと、簡単に動作確認ができました。

 

 

このセンサーは、SMBusという接続方法で、I2Cに似ているものらしいです。

出来てしまうと（使えてしまうと）何とは無いのですけど・・・

面倒なのは、電源が3Vなのです。　（5Vのものも有るらしいです。）

なので、3端子レギュレータで降圧して使います。

素晴しいのは、この単なる素子だけで・・・デジタル出力ができます。

分解能は0.02℃だそうです。

ちょっと変わっているのは、絶対温度で計測されます。

つまり、摂氏0℃は273.15℃です。

普通に気温を測ると、297.0℃と表示されます。

（なので、単に273.2を引いて表示します。）

 

 

現在のところ、直接NXTなどで使えるものではありませんが、AVRとかArduinoをセンサー用のフロントプロセッサにすれば、安価で正確な温度センサーとして使えるのではないかと、喜んでいます。

 

 

 

Arduinoねた その23 0022

久しぶりの Arduinoねた です。

なぜ、久しぶりなのか？

私がさぼっていたからです。　（単にそれだけ・・・笑）

で、久しぶりにやってみようかと触ったら・・・「新しいバージョンがあります」との表示がでました。

新しいバーションは 0022 でした。

とりあえず、ダウンロードして動かしてみました。

なんだか・・・いろいろやり方を忘れしまっているようです。

思い出すのに一苦労・・・

アイコンが、UNOに変わっています。

おみやげ

昨日から、長野方面からのお客様が泊まっています。

そのお客様が、「お土産です・・・」とくれたのが

このようなものでした。

一瞬見たときには・・・カードゲームのUNOかと、思っちゃいました。

これはこれは・・・大変なものを頂いてしまい、恐縮です。

中身は、勿論 Arduino UNO ですね。

通信速度が、改善されているとのことなので・・・後日、実験してみたいと思います。

Arduinoねた その22 しつこく方位センサー 続き

続きです・・・

まずは、センサーを一回転させて、最大値と最小値を求めます。

Xmax = 453

Xmin = 395

Ymax = 455

Ymin = 392

だったので、

Xavr = ( Xmax + Xmin )  ÷ 2 = 424

Yavr = ( Ymax + Ymin )  ÷ 2 =  424

なので、計測した値から、Xavr、Yavrを差し引きます。

その差し引いた値を　X、Y　として、X ÷ Y を tan^-1 で角度に変換します。

これで、方位がわかります・・・のハズですが・・・

しょせんおもちゃです。（笑）

Arduinoねた その21 しつこく方位センサー

こいつは、方位センサーばっかり、幾つ持っているんだよ！

と、しつこく方位センサーねたです。

おもちゃから方位センサーを取り出す話を、前に書きましたが・・・

その「おまけ」です。

ネットで、おもちゃ（トレジャーガウスト）の中にHM55Bが入っていることを知り、早速ネットで探しました・・・そうしたら・・・Amazonで普通に300円で売っていました。

（何で、そんなに安いの？）

まあ、良く判らないけど、安いからという理由で4個買いました。

家に届いてから、さっそく1個を分解してみると・・・

違う！　HM55Bじゃない！

ガックシ、orz

確かに、方位センサーらしき物体が入っていたのですが、それは端子も5個しかなく、明らかにHM55Bではありませんでした。

チップには、A204 7112 と書かれていました。

・・・残念ながら、これ以上は手も足も出ずに、そのまま放置されていました。

しかし、時の流れは、私に幸運をもたらしてくれるようです。

つい最近、ネットをさまよっていたら・・・わたしと同じ挫折を味わった人が（けっこう）いたようです。　棄てる神あれば、拾う神も居る・・・らしいですねぇ。

A204の正体が判りました。

愛知製鋼株式会社の電子コンパス AMI204 というものらしいです。

で、仕様を見る限り・・・HN55Bのアナログ版という感じです。

使い方はとっても簡単です。

XYin:H で CS：L⇒H  にすると、OUTにX方向の磁気センサーの値がアナログで出力されます。　同様に XYin:L で CS：L⇒H にすれば、Y方向の磁気センサーの値が出力されます。

この２つの出力を使って、方位を計算する・・・らしいです。

じゃあ、実験してみましょうかねぇ。

これも、3Ｖ仕様のようなので、3端子レギュレーアで5Vを降圧して3.3Vを供給します。

プログラムはこんな感じです。

  int x,y;
  digitalWrite( XYin,HIGH );
  delay( 1 );
  digitalWrite( CS,HIGH );
  delay( 1 );
  x = analogRead( OUT );
  digitalWrite( XYin,LOW );
  delay( 1 );
  y = analogRead( OUT );
  digitalWrite( CS,LOW );

とっても簡単ですねぇ。

でも、これでは、2組の磁気センサーの値を読み込めただけです。

ここから、方位を計算します・・・

でも、疲れたので今回は終わり。（てへっ）

Arduinoねた その20 デバッグ

最近始めた、Arduinoですが・・・

なかなか使えるツールだなぁと思います。

そのツールを使いこなすのにはまだまだ知識も経験も足りないのですが・・・

最近、シリアルモニタを使えるようになりました。

プログラムの最初に

Serial.begin( 9600 );

と書いておいて、確認したい場所で

Serial.print( i );

とすると、シリアルモニタに 変数i の値が表示されます。

これ、Arduinoを使用する人の常識なのだと思いますが・・・

その常識を知らなかった・・・恥ずかしい！

逆に、その機能を知った時・・・これ、便利だぁ！

なんで、こんな便利な機能を誰も教えてくれなかったの！

これで、どこまで処理が進んでいるか確認することができます。

なんですけど・・・

NXTとArduinoをI2Cで通信させる実験のときに、とってもハマリました。

通信の1ステップずつ、動作を確認しようとして、いたるところに Serial.print( ) を入れたところ・・・プログラムが全く機能しなくなりました。　

微妙なタイミングを要求するプログラムには、使用しないほうがよさそうです。

Arduinoねた その19 変数

またまた「Arduinoねた」です。

いろいろなセンサーを接続して実験などしているのですが・・・

センサーの精度が良くなかったり、ふらふらとノイズの影響を受けることがあるので、一定時間ごとに計測した値の最新の4回の平均をとることにしました。

void loop( )

{

  int x,x1,x2,x3,x4;

  x4 = x3;
  x3 = x2;
  x2 = x1;

  x1 = analogRead( OUT );　// センサーの値を取得

  x = ( x1 + x2 + x3 + x4 ) / 4;
}
こんな感じ・・・

そうすると、変数x には、4回の平均値が入る・・・と思ったのですが・・・

凄く小さな値になります。

で、最近やっと覚えた Serial.print( ) で、変数 x2 の値を表示してみると、「0」です。

いつまでも「0」です。

loop( ) のループは、ループの最初に戻ると毎回初期化される・・・ということなんでしょうか？

とりあえず、変数を静的に定義すると

static int x,x1,x2,x3,x4;

やっと、4回の平均値が表示されるようになりました。

イメージ的には・・・

main( )

{

while( true )

   loop( );

}

ということなんですね。

これも、Arduinoの常識なの？