５）　Ａｒｄｕｉｎｏの、お勉強

　Ａｒｄｕｉｎｏについては、ＳＵＮＦＯＵＮＤＥＲと言うところが出しているＡｒｄｕｉｎｏ　Ｕｎｏ互換製品を使って、ソフト・ハードについてお勉強中です。Ｙｏｕｔｕｂｅ上にも沢山動画があります。自分としては直流モーター、もしくは、ステッピングモーターにて３軸制御なんてやってみたいなと。　　　　　　　できるかな？？？(^^;

　Ｙｏｕｔｕｂｅでは、十数項目に亘って、それぞれのセンサーや、モーターの設定、プログラミングと実際の動作が確認できます。個人的には「なかしーさん」の動画をよく見ます。
　Ａｒｄｕｉｎｏを始める切っ掛けはやはりＹｏｕｔｕｂｅの動画で「トボリさん」が投稿していた動画を見てからでした。「お、ジジイにもできるか？？？」と、思っちゃいました。

　実際に、ブレッドボードで回路を作って、Ｌチカやら何やらと、やってみました。比較的、操作は簡単でしたが、記述を覚えるのが・・・。がんばります！！

　上の画像に写っているクリアケースは、100均で売っていたものを使ってます。ボード固定用のプラネジはホームセンターです。

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（１）Ｌチカ

　Ｌチカとは、ＬＥＤのチカチカと点滅する様子を示します。１秒間隔で点滅を繰り返します。サンプルプログラムとして用意してあります。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　以下、「Ｌチカ」の動画を張ってあります。ダウンロードからどうぞ！！　(^^;　

＊＊）　以降、動画のダウンロードについては、aviファイルが展開できる環境を構築の上、動画をダウンロードしてください。スマホでご覧になる場合、例えば、ＶＬＣ for android アプリ等を事前にインストールしてください。aviファイルが展開できれば、どれでもよいと思います。よろしく！！(^^”

（２）押しボタンスイッチ押下にてＬＥＤを点灯

　スイッチからの入力情報をＡｒｄｕｉｎｏが受け取って、ＡｒｄｕｉｎｏがＬＥＤへの電源供給のＯＮ／ＯＦＦを選択しています。

（３）明るさを測定する

　ＣＤＳセル（フォトレジスタとも言う）を使って、抵抗値のアナログ変化を電圧変化としてＡｒｄｕｉｎｏに取り込み、電圧のアナログ変化を数値化してＡｒｄｕｉｎｏ ＩＤＥ上でこの数値を確認します。

(４）距離を測定する

　超音波センサ（ＨＣ－ＳＲ04）にて、Ａｒｄｕｉｎｏにデータを取り込み、それをパソコンへ送信して、ＡｒｄｕｉｎｏＩＤＥにて確認します。測定範囲は2cmから400cmまでです。

（５）ＬＣＤに文字・数字・記号を表示させる

　実際にArduinoへ配線を行い、いくつかの表示パターンをお見せします。

　実際には上の写真のＡｒｄｕｉｎｏにＰＣからＵＳＢケーブルが繋がります。ＰＣ上でＡｒｄｕｉｎｏＩＤＥを起動して、プログラムを作ってコンパイルした後、Ａｒｄｕｉｎｏ本体に書き込みます。以下、いくつかのプログラムの書き込みを行い、動作確認をしていますので、ご覧ください。

以上の、プログラムのサンプルを画像としてＵＰします。

次回は、ＬＣＤと他のセンサを組み合わせてみます。

（６） 温湿度センサを使って、ＬＣＤに温度・湿度を表示させ、ＰＣへデータを送る

　温湿度センサＤＨＴ１１を使って、温度・湿度を10秒間隔で測定し、ＰＣへの送信とＬＣＤへの表示をさせてみました。

　（動画は3秒間隔です）

（７） 赤外線センサを使って、ＬＣＤに値を表示させ、ＰＣへデータを送る

下の画像のセットにて動作確認を行います。（動画の方がよく判りますので、動画をご覧ください。）

（８） ７ＳＥＧーＬＥＤを使ってみる (1)

７４ＨＣ５９５（８ビットシフトレジスタ）を使って、数字の０から９までと、ドットを順次表示させます。

　　　　７ＳＥＧーＬＥＤを使ってみる (2)

７ＳＥＧーＬＥＤを使ってみる（1）ではシフトレジスタを使用しましたが、今回は使用しません。７ＳＥＧが２個ありますが１個は未配線です。（７ＳＥＧ右側）後、７ＳＥＧ用に７本しか配線していません。Ｄ．Ｐは配線していません。

　（９） ４桁７ＳＥＧーＬＥＤを使ってみる（1） （ダイナミック点灯）

４個の７ＳＥＧの点灯時間を短くすると、すべて点灯しているように見えます。

　　　　　　７ＳＥＧーＬＥＤを２個使ってみる（2） （ダイナミック点灯＆シフトレジスタ未使用）

表示データの出力タイミングと７ＳＥＧドライブ用トランジスタの動作タイミングを合わせなくてはなりません。

（１０）　サーボモータ (SG90）の制御

サーボモータ（ＳＧ９０）を、設定角度への軸移動、０度から１８０度の間を軸ＳＷＥＥＰ、ポテンショメータを使用して任意の角度へ軸移動と３パターンで動作確認をします。

（１1）　DCモータの制御 (1)

ＤＣモータの正転・逆転・速度制御を行ってみます。(PWM制御です）

DCモータの制御はArduino IDEのシリアルモニタを開いて、ＰＣのテンキー入力にて正転・逆転・スピードを変えています。

スピードの変化を風量の変化と捉え、動画を撮ってます。(^^;

　　　　　DCモータの制御 (2)

ＤＣモータの制御は、ポテンショメータの変化をArduinoへ入力し、それをトランジスタを介してモーターを制御してます。

ポテンショメータの両端を電源とＧＮＤへ接続、センタータップをＡｒｄｕｉｎｏのアナログ入力へ接続します。

出力はＡｒｄｕｉｎｏのＰＷＭ出力から、ＮＰＮトランジスタの（Ｂ）へ1ｋΩの抵抗を介して接続、（Ｅ）はＧＮＤへ接続、（Ｃ）はモーターの片側（－側）を接続、もう一方を電源（＋）へ接続してます。

プログラムの記述は、ａｎａｌｏｇＲｅａｄ（）、ａｎａｌｏｇＷｒｉｔｅ（）のみです。VOID SETUP()｛｝は使用しませんが、記述として必要です。これを消去するとコンパイルエラーとなるようです。（VOID SETUP()｛｝は必要ですが、設定の中身（｛｝の中身）は、今回は記述無しです）

（１2）　ステッピングモータの制御

ステッピングモータの励磁方法（1相励磁・２相励磁・１－２相励磁：これらはライブラリ不使用）による動作確認と、ライブラリ使用時の動作確認を行います。また、ライブラリ使用時は、２相励磁のみとなります。動作速度はライブラリ」不使用時は遅く設定できてますが、ライブラリ使用時の動作速度は、１分間の回転数（ｒｐｍ）入力であり、尚且つ、整数のみ入力可となっており、現状の動作速度はライブラリ使用時はライブラリ不使用時より速くなってます。ライブラリの内部が触れない以上、遅くすることはできません。

（１3）　赤外線通信を利用した、ステッピングモータの回転制御

リモコンの早送りボタンと巻き戻しボタンを使用して、９０度ずつ正転、９０度ずつ反転します。ステッピングモータドライバのＬＥＤが消灯しないと、次の動作には移れません。

（１4）　メンブレンスイッチ（シートキースイッチ）の、シリアル通信による動作確認

動作確認の方法ですが、Arduino IDEを起動してソフトをコンパイル、書き込みを行った後、シリアルモニタを起動します。

モニタが起動出来たら、後はメンブレンスイッチをそれぞれ押下していきます。スイッチを押下する度に、モニタに押されたスイッチの場所の

数字・アルファベット・記号が表示されます。

（１5）　水位センサの、シリアル通信による動作確認

こちらの動作確認も、Arduino IDEのシリアルモニタを使用します。水位センサを水に浸す前は、シリアルモニタの数値は”０”です。

センサを水の中に入れて行くに従って、モニタの数値が上昇します。

（１6）　６軸モーションセンサの動作確認

写真のブレッドボードに載っているモジュールが、MPU-6050 使用の３軸ジャイロスコープ・３軸加速度センサ モジュールになります。

ブレッドボードを前後、左右に３０度以上傾けた時に、下がっている方向のＬＥＤが点灯します。（傾斜を３０度で設定しています）

（１7）　8ビットシフトレジスタ（74HC595）を使用した、複数の（8個）ＬＥＤ点灯回路の動作確認

７４ＨＣ５９５を使用したＬＥＤ点灯制御回路です。以下に、二通りの例を紹介します。

一つ目は、緑のＬＥＤの左端から一つずつ点灯して白のＬＥＤの右端まで点灯します。すべて点灯したら全消灯して、

再び同じ動作を繰り返します。

二つ目は、緑のＬＥＤの左端が点灯、これを消灯して右隣の緑のＬＥＤを点灯、・・・これを繰り返して右端の白のＬＥＤが点灯。

白のＬＥＤの右端を消灯して左隣の白のＬＥＤを点灯、・・・これを繰り返して左端の緑のＬＥＤが点灯。これを繰り返します。

（１8）　リアルタイムクロック（ＲＴＣ：DS1307/I2C通信仕様）を使用した、カレンダー／時計機能の動作確認

　　　　・DS1307用ライブラリ(DS3231ライブラリ）使用

　　　　・DS1307用ライブラリ 未使用

（１9）　リアルタイムクロック（ＲＴＣ：DS1302）を使用した、カレンダー／時計機能の動作確認

　　　　・DS1302用ライブラリ使用

　　　　・DS1302用ライブラリ未使用

（20）　リアルタイムクロック（ＲＴＣ：DS1302）、4桁７ＳＥＧ－ＬＥＤ、７４ＨＣ５９５（８ビットシフトレジスタ）を使用した時計機能の動作確認（画像のみ）

（2１）　リアルタイムクロック（ＲＴＣ：DS1302）と、ＬＣＤ（１６０２：Ｉ２Ｃ無し）を使用した、カレンダー／時計機能の動作確認

　　　　・DS1302用ライブラリ未使用

　　　　・DS1302用ライブラリ使用

ライブラリを使用すると、記述自体は少なく済みますが、表示はライブラリに依存します。

表示方法を変更するには、ライブラリの変更が伴います。(.cpp/.hファイル等の記述の変更が必要）

また、ライブラリは、各人が好きなように記述して公開しています。

例えば、DS1302の場合、Rinky-Dink Electronicsと言うところが公開、もう一つは、msparksと言うところが公開しています。

探せば、他にもあると思います。使い方には違いがあります。上の2つは、Aruduino IDE表示は、include＜DS1302.h＞と、

同じですが、今回のLCD表示にはmsparksのライブラリでないとコンパイルできません。

また、Aruduino IDEでのinclude＜DS1302.h＞の表示文字色ですが、Rinky-Dink Electronicsが深緑色、msparksがオレンジ色でした。

詳しくは、確認していませんが、文字色の違いの意味も当然あると思っています。

（22）　サーミスタによる室温測定と、サーミスタの抵抗値の変化を確認

写真中、ブレッドボード右上の小さな黒い粒状の素子がサーミスタです。　　　　　　　　　　　　↑サーミスタは、矢印の上です。

（23）　LEDマトリクス(MAX7219)の制御

MAX7219が、手元に１つしかな無いので、文字（アルファベット：Aruduino）を１つずつ表示させてます。

（24）　RFID-RC522モジュールを使用した、RFIDカード,RFIDタグのデータの読み取り確認（RFID：無線通信識別子）

Arduino IDEのシリアルモニタにて、データの読み取り確認を行いました。

　　　　・RFIDカードのデータ（白色の長方形のカード）　

　　　　・RFIDタグのデータ（青色のキーホルダ状の物）

カード、タグ共に、UIDと同様のデータが、それぞれのデータの最終行の始めに出てきました。

（25）　６軸モーションセンサの動作確認 (2)

前回は、（１6）　６軸モーションセンサの動作確認　にて、Ⅹ軸（ＲＯＬＬ角）とＹ軸（ＰＩＴＣＨ角）の動作確認を、ＬＥＤのみで行っていましたが、今回は、Ｚ軸（ＹＡＷ角）の追加、シリアルモニタでのデータ確認、ＬＥＤ点灯角度±5度設定で検証しました。検証と言っても精度の測定は現状、困難なので、ざっくり目安程度です。シリアルモニタでの確認になります。(^^;

以下写真が検証用ボードです。赤色ＬＥＤがＸ軸（ＲＯＬＬ角）、黄色ＬＥＤがＹ軸（ＰＩＴＣＨ角）、そして緑色ＬＥＤが今回追加のＺ軸ＬＥＤ（ＹＡＷ角）です。ＬＥＤの点灯はＸ，Ｙ軸が前回同様、ボードを傾けて角度が低い方のＬＥＤが点灯します。Ｚ軸は正転・逆転で±５度付近で点灯します。(^^;

（26）　ステッピングモータの制御 (2)

今回は、前回の（１2）　ステッピングモータの制御　の、続きとなります。前回はライブラリを使用しないで、１相励磁・1-2相励磁・２相励磁の動作確認、ライブラリを使用した２相励磁の動作確認をしました。ライブラリは既存のものでした。今回はこのライブラリを修正・再構築して１相励磁・1-2相励磁のライブラリを作成し、ドライバモジュールのＬＥＤにて動作確認を行ないました。また、既存のライブラリでは、ドライバモジュールのＬＥＤの点灯速度が速く、視認が困難でしたが、今回のライブラリの修正・再構築にてＬＥＤの点灯速度も低くできるよう設定しました。(^^;

１相励磁　高速の動画と、1-2相励磁　高速の違いは判るでしょうか？　１相励磁・２相励磁は1回転に必要なステップ数が２０４８で、1-2相励磁は2倍の４０９６となります。当初、１相励磁・２相励磁ではモーターの出力軸を90度回転させて。一度停止させて再び動作させるよう設定されてます。なので１相励磁も同様、90度動いて停止を繰り返しています。一方、1-2相励磁も当初の90度動いて停止を繰り返す設定のままとしていますが、1回転の動作ステップが2倍の４０９６となっているため、90度ではなく、45度動いて停止を繰り返しています。1相励磁・２相励磁と同様90度動いて停止をくりかえすには、90度動かす部分の数値を2倍にする必要があります。(^^;

（26）　６軸モーションセンサの動作確認 (3)

今回は、６軸モーションセンサの動作確認 (２)　の続きです。前回は角度を大きく設定していません。理由は、Arduino Unoと、センサーボードが別々となっていて、センサーボードを傾けた際、ジャンパー線の接触不良が多発した経緯があり、角度を小さく設定していました。今回は、１枚のブレッドボード上にUnoではなく、Nanoを実装しセンサーと一体としました。これにより、ジャンパー線の接触不良が大幅に低減でき、角度を大きく設定することができるようになりました。また、角度をある程度固定するためにダンボールにてブロックを制作しました（笑）(^^;

現在、精度の確認まではできていません。ただ、表示データとしては１／１００でのデータ表示が可能なようです。

（27）　GPSモジュール単体の動作確認

今回は、GPSモジュール「GYSFDMAXB」を使用して、簡単な動作確認を行ないました。写真右がＵＡＲＴモジュールで、左がGPSモジュールです。

次回は、WIFIモジュールの動作確認を行なう予定です。

（2８）　WiFiモジュール？（ESPr Developer<<ESP8266EX>>搭載）の動作確認

以下、ソフトを走らせた結果となります。

以下情報は、Ambient送信情報が含まれます。WiFiのみの動作として見る場合は、Server startedまでを、WiFiの動作として見てください。

また、動画としてＬＥＤの点灯状態をＵＰしていますが、ＬＥＤの点灯開始は使用しているソフトウェアシリアルの動作開始を意味しています。

ESPr Developerをリセットしてから、WiFiの接続までしばらく待ちます。（笑）

（2９）　GPSロガーの動作確認

GPSモジュールと、WiFiモジュール？（ESPr Developer<ESP8266EX>搭載）の接続と、Ambientへのデータ送信・動作確認を行ないました。

次の画像の　Server started　以降の9.70の数値以下が、Ambientへの送信データとなります。9.70は海抜を示します。誤差が激しいです。

9.70のすぐ下のデータは緯度の情報が入ります。そしてその下には経度の情報が入ります。個人情報となりますので消してます。

2回程、データの取得ができてます。データの取得方法は、ブレッドボード上の押し釦スイッチを押下することで、GPSモジュールから、ESPr Developerにデータ（緯度・経度・海抜のデータ）を取り込みます。その後、ESPr DeveloperのWiFiを経由して、Ambientに緯度・経度・海抜のデータを送信してます。

Ambientに、緯度・経度のデータを送信すると以下画像のように、マークが表示されます。地図データは拡大縮小可能です。

Ambientでは、チャート設定変更にて地図を選択しないと、地図データ、マークの表示は行われません。

また、ｄ１～ｄ８のいずれか一つを選択します。私の場合は日付指定も選択しました。

他にも、色々、情報がありますので参考にしてみてください。

以下動画は、電源投入後、GPSモジュール、ESPr DeveloperのWiFi接続・ソフトウェアシリアルの起動完了までを収めています。

USB接続電源と、電池電源の二種類の動画ですが、電池電源の方が、立ち上がりが遅いです。電池の容量不足と思われます。

以下動画は、テザリング用にブレッドボードを小さくし、LEDを赤に変更しています。スイッチ押下後のAmbientへのデータ送信終了時、LEDが点滅します。（スイッチ押下後、LED"消・点・消・点”となって、点灯状態を維持します）

下記画像は、近隣の公園周辺でテザリングを行なった結果を示します。

公園周辺を1周していますが、データが抜けているところがあります。衛星の位置・歩道の樹木等、原因は考えられますが、判断はできていません。（笑）

＊＊＊　次回は、別の方法でＧＰＳロガーにチャレンジする予定です。　＊＊＊

（30）　Arduino nano + GPSモジュール + SDカードモジュールによる、GPSロガーの動作確認

今回は、上の写真の通り、Arduino Nano　＋　GPSモジュール　＋　SDカードモジュールにて、GPSロガーを組み立てました。動作確認を長時間行うため、安全を考慮して、圧電素子のピッピ音にて確認できるようにしてあります。GPSモジュールの赤色LEDはGPS衛星から送られてくる、１秒間隔の信号に同期しているので、1秒間隔でフラッシュしますが、ロガーへのデータの書き込み（GPS衛星からのセンテンスの読み込み）は、５秒間隔にしてあります。正常書き込み時は、白色LEDがフラッシュ、書き込み失敗時は隣の赤色LEDはフラッシュします。圧電素子は、白色ＬＥＤに同期しています。

以下、ロガー書き込み中の動画です。

実際に自動車にロガーを載せて（助手席シート上に置いて）走ってみました。走った後、取れたデータをファイル変換してGoogle Earthで読み込ませてみました。以下がその結果です。（自身の位置情報を伏せるため、敢えて見づらくしてます）

時々休憩してます。Ｓの数だけ自動車から離れてます。（笑）

（31）　Arduino pro mini + GPSモジュール + SDカードモジュールによる、GPSロガーの動作確認と、 QGISでのデータ確認

今回は、Arduino pro mini (3.3v 8MHz）を使用してGPSロガーを組み立てました。micro SD モジュールと、GPSモジュールは、前回同様です。写真右の通信用モジュールは、pro mini への５Ｖ供給に使ってます。（pro mini のRAW端子に５Ｖを供給します。pro mini と、GPSモジュールの通信線は、お互い3.3Ⅴ動作なので、コンバータは不要です。micro SDカードは、抜けた状態では赤色ＬＥＤが点灯。差し込めばロガースタートとなって、白色ＬＥＤの点滅に合わせて、ブザー音が出ます。それと同時に、データが micro SDカードに書き込まれます。

今回は、取得データを基に、QGISでデータ確認を行ないました。と、言っても単に緯度・経度データをプロットしただけですが。以下写真がQGISでのプロットの様子と、実際のロガーデータの一部になります。データは全部で２９３３個ありました。出発は愛媛県西条市、目的地は高知県の６３３美の里（道の駅）、そして、程野の滝です。途中途切れているところは、トンネルです。西条市側に近いところで途切れているところは、寒風山トンネル（旧・新）になります。

QGISでのロガーデータ表示　２　の下の途切れているところが高知県の６３３美の里（道の駅）です。そこから上に上がって、右に折れてデータが無くなっているところが程野の滝です。場所場所でラベルを付けることもできますが、今回は割愛させていただきました。

上の写真が、今回取得したロガーデータの一部です。左の一番上（欄外）に、地物数合計２９３３とあります。これが今回のデータの数です。

最後に今回のGPSロガーの動画（短いですが）をＵＰしておきます。micro SDカードが抜けている時は、赤色ＬＥＤが点灯。差し込むと白色LEDが点滅、同時にブザーも鳴ります。（動画では音声はありませんが）