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とりあえず基本品メモ + RAPIRO

3Dプリンター「BS01+」にAstroBox v0.9 を導入 ~後編:LED自動照明~


今回のテーマは、
  • 3Dプリント中だけ自動的に照明が点灯する仕組みをつくる

3Dプリンター「BS01+」にAstroBox v0.9 を導入 ~中編:Webカメラ~

前回で基本的なことは完了したけど、今回のテーマは、
  • Webカメラ でプリント監視
  • BS01+への取付パーツをつくって設置
想定と違って、かなり紆余曲折が。。

3Dプリンター「BS01+」にAstroBox v0.9 を導入 ~前編:基本~


BS01+はPCとUSB接続して利用するのがキホン。ただ、これだとBS01+に接続したPCからじゃないと操作できない。
なので、スマホから手軽に操作するためにワイヤレス化した。

そのためのソフトウエア候補としては OctoPrint と、AstroBox のどちらかになるとおもう。

octoprint

OctoPrintは3DプリンターをWiFi化するときのデファクトスタンダードなオープンソースのソフトウエア。

AstroBox

AstroBoxはこのOctoPrintをベースに、
  • アクセスポイントを利用した初心者にも簡単な導入方法
  • モバイルファースト/モダンなUI
  • ThingiVerse や cgtrader との連携 
  • 外出先からの操作も可能
  • クラウドスライサ搭載で、STLを直接印刷できる(gcodeではなく)
といったカスタマイズをしたもの。KickStarter出身で、もともとはpcDuinoベースの完成品をパッケージとして売ってたみたい。

恐らくOctoPrintのほうが情報もユーザも多いのでカスタマイズはしやすそうだけど、
スマホから手軽にが主目的なので、Thingiversecgtrader との連携が魅力なAstroBoxを導入することに。

Raspberry Pi (Jessie) でのネットワーク設定メモ

RHEL/CentOS 系を使ったことはあったが、Raspberry Pi の標準はdebian系。
その違いを含め、最近のsystemd-sysvなどのLinuxの変化もちゃんと把握してなかったこともあって、無駄にハマることが結構あった。。

とりあえず、ここはネットワーク周りの設定関連情報についてメモっとく。
最後にAP用の情報も追記

Raspberry Pi での パッケージ管理メモ


RHEL/CentOS 系を使ったことはあったが、Raspberry Pi の標準はdebian系。ここはパッケージ管理コマンドについてメモっとく。

とりあえず使いそうなのはこんなもん。
RHEL/CentOS 系 の yum/RPMとの比較付き。

RAPIROに追加ハードウェアを取り付ける


RAPIROの本に記載されてた、
  • 赤外線近接センサー
  • サウンドディテクター
  • タッチセンサー
に加え、
  • スピーカー
  • アンプ
  • Raspberry pi 2 
  • Raspberry pi カメラ
を取り付ける。

コネクタを買って変換ケーブルを自作できるようにしとく


ドローンのバッテリーの接続コネクタは様々だし、変換用のケーブルが必要になることが多い。
自作してるとなおさらコネクタ類は知ってないと。

ドローンや、Raspberry Pi 、Arduino などの興味はまだしばらく続きそうだし、各コネクタ用の充電器を購入するのも嫌なので、変換ケーブルを自作できるようにまとめとく。

はじめての電子工作で知っておくべきこと:⑥8-6 トランジスタ? ~「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」の補足知識~

ベース資料はコレ→
第6章からが電子工作部分。

Raspberry pi で周辺パーツを扱う前に、最低限の部品知識、部品との通信方式の種類の全体像を把握しとけば、本の情報を理解しながら進められた気がする。

はじめての電子工作で知っておくべきこと
序 ~「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」の補足知識~
① 6-2 Lチカ から得ておく知識
② 6-5 プルアップ?ついでにコンデンサ
③ 6-7 PWM?
④ 6-8 周波数?
⑤ 6-9 センサー部品との通信
⑥ 8-6 コンデンサ?トランジスタ?
おまけ:Raspberry pi周りのまとめ
トランジスタは部品としてはこんな3本足のヤツ。


平らな面を正面にしたときにECBの並びで足がある。エミッタ、コレクタ、ベース。
エクボで覚えるらしい。
但し、電気の流れ的にはコレクタ ➡ エミッタのメインの流れの中間にベースがある。


NPNとPNP型があり、NPNを使うケースが多いのかな?
とりあえず、NPN型に限定してまとめとく。

但し、現状メモ状態

はじめての電子工作で知っておくべきこと:⑤6-9 センサーとの通信 ~「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」の補足知識~

ベース資料はコレ→
第6章からが電子工作部分。

Raspberry pi で周辺パーツを扱う前に、最低限の部品知識、部品との通信方式の種類の全体像を把握しとけば、本の情報を理解しながら進められた気がする。

はじめての電子工作で知っておくべきこと
序 ~「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」の補足知識~
① 6-2 Lチカ から得ておく知識
② 6-5 プルアップ?ついでにコンデンサ
③ 6-7 PWM?
④ 6-8 周波数?
⑤ 6-9 センサー部品との通信
⑥ 8-6 コンデンサ?トランジスタ?
おまけ:Raspberry pi周りのまとめ

センサー部品との通信

電子工作の醍醐味はセンサー制御とモーター(後は音とか?)かと。

Raspberry pi というか、Wiring Pi で扱えるのは
  • 1-wire
  • SPI
  • i2c
  • UART
あたり。

全てマスタースレーブ方式で、マスタから通信を開始する形式。

はじめての電子工作で知っておくべきこと:④6-8 周波数? ~「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」の補足知識~

ベース資料はコレ→
第6章からが電子工作部分。

Raspberry pi で周辺パーツを扱う前に、最低限の部品知識、部品との通信方式の種類の全体像を把握しとけば、本の情報を理解しながら進められた気がする。

はじめての電子工作で知っておくべきこと
序 ~「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」の補足知識~
① 6-2 Lチカ から得ておく知識
② 6-5 プルアップ?ついでにコンデンサ
③ 6-7 PWM?
④ 6-8 周波数?
⑤ 6-9 センサー部品との通信
⑥ 8-6 コンデンサ?トランジスタ?
おまけ:Raspberry pi周りのまとめ

周波数

圧電スピーカーで出てくるが、いまいち出てくる場面がわからん。
周波数→振動→スピーカー 程度の連想からすると、音関係のみの認識でいいのかも。

こういうことか → 発音の仕組み@村田製作所

はじめての電子工作で知っておくべきこと:③6-7 PWM? ~「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」の補足知識~

ベース資料はコレ→
第6章からが電子工作部分。

Raspberry pi で周辺パーツを扱う前に、最低限の部品知識、部品との通信方式の種類の全体像を把握しとけば、本の情報を理解しながら進められた気がする。

はじめての電子工作で知っておくべきこと
序 ~「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」の補足知識~
① 6-2 Lチカ から得ておく知識
② 6-5 プルアップ?ついでにコンデンサ
③ 6-7 PWM?
④ 6-8 周波数?
⑤ 6-9 センサー部品との通信
⑥ 8-6 コンデンサ?トランジスタ?
おまけ:Raspberry pi周りのまとめ

PWM(Pulse Width Modulation、パルス幅変調)

信号線上は0か1(ON/OFF)だが、これを高速に切り替えて疑似的に出力調整するときにPWMを利用する。

典型的な用途はこんなん。

  • LEDの明るさ
  • 音量の大小
  • モーターの回転速度

最終章8-6でラジコンカーをつくる事例があるが、そこではPWMを使わずにやり過ごしているので、PWM使って、コントローラ操作にしたほうが楽しそう。

PWMの他にPPM(パルス符号変調)などがあり、ドローンとかだとこっち系が主流か?
Wiring Pi ではPWMしか使えないかもだが、まぁLinux乗せる必要はないか。

RC Radio Types: PWM, PPM, SBus, DSM2, DSMX, SUMD @OscarLiang.net


適宜更新

はじめての電子工作で知っておくべきこと:②6-5 プルアップ?ついでにコンデンサ ~「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」の補足知識~

ベース資料はコレ→
第6章からが電子工作部分。

Raspberry pi で周辺パーツを扱う前に、最低限の部品知識、部品との通信方式の種類の全体像を把握しとけば、本の情報を理解しながら進められた気がする。

はじめての電子工作で知っておくべきこと
序 ~「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」の補足知識~
① 6-2 Lチカ から得ておく知識
② 6-5 プルアップ?ついでにコンデンサ
③ 6-7 PWM?
④ 6-8 周波数?
⑤ 6-9 センサー部品との通信
⑥ 8-6 コンデンサ?トランジスタ?
おまけ:Raspberry pi周りのまとめ

6-5 ボタンからの入力を検知しよう


にて、プルアップ/プルダウンが出てくる。

どういう場面でこれをやらないとダメなのか?が、最初整理できてなかったが、

ICやGPIOなどの信号線を宙ぶらりんにするな!

と認識。

対象を信号線と考えた場合、電圧がちゃんとかかっている状態であれば、よいが、宙ぶらりんの線は 0 か1かの判定がつかず、誤動作の原因となる。

但し、Rasbperry Pi の GPIOはあらかじめ内部にプルアップ/プルダウン抵抗を持っているらしく、別途、外部抵抗を用意しなくてもよい。
GPIO2~8はプルアップ。それ以外はプルダウン。変更はカーネルいじれば可能。

Raspberry PiのGPIOは起動直後から内部プルダウンされている @hnwの日記
Raspberry Pi のGPIOをいじるAdd Starsainoky @猫ぱーんち 
とりあえず、T-Cobra上はこうなっているはず。


(ついでに)コンデンサのこと

プルアップ/プルダウンは電圧を望む状態にするためだったけど、そういう意味ではコンデンサの役割も同じ。

コンデンサの説明を探すと「蓄電器」としての説明が多くでてきて、深みにハマりそうになるが、交流を通して、直流を通さない性質を使って、主な用途は(交流成分な)ノイズ除去による電圧状態の安定化という認識でよさそう。

で、そのためのコンデンサをパスコン(バイパスコンデンサ)という。

パスコン

静電気や、回路上の別の電流の影響によるノイズや、そもそもの電力不足により、信号の 0 1 を判断しづらい中途半端な電位になるケースがある。

その場合にコンデンサを使って電圧状態を安定化させる。
特にICのVccとGNDを0.01~0.1μFのコンデンサで結ぶのは定番ぽい。

但し、これによって 0 1 の切り替えに遅延がでそうな気がする。。
ターゲットは信号線というより、IC周辺の電圧状態の安定化か?
また調べて更新

あと、5V程度の電源なら47uF~100uF が定番ぽい。  ※ uF = μF

モーターとコンデンサ

モーターなどのコイルを作動させると電磁場が発生し、高周波ノイズが多くなる。
そのノイズを取り除くために高周波特性の強い0.1μFの積層セラミックコンデンサを置くのが定番ぽい。

http://www.turbo-creation.net/Miscellaneous/nc/index.htm

このあたりが、8-6のラジコンカー回路設計のベースになっている。

適宜更新

はじめての電子工作で知っておくべきこと:①6-2 Lチカから得ておくべき知識 ~「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」の補足知識~

ベース資料はコレ→
第6章からが電子工作部分。

Raspberry pi で周辺パーツを扱う前に、最低限の部品知識、部品との通信方式の種類の全体像を把握しとけば、本の情報を理解しながら進められた気がする。

はじめての電子工作で知っておくべきこと
序 ~「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」の補足知識~
① 6-2 Lチカ から得ておく知識
② 6-5 プルアップ?ついでにコンデンサ
③ 6-7 PWM?
④ 6-8 周波数?
⑤ 6-9 センサー部品との通信
⑥ 8-6 コンデンサ?トランジスタ?
おまけ:Raspberry pi周りのまとめ

演習① Lチカ ~ 6章 電子工作を楽しもう・基本編 6-2 ~

ここで理解すべきは
  • オームの法則。というか、電圧と抵抗の条件で、電流が流れるイメージをつかむ。
  • LEDの用途と使い方。
  • LEDを通して「データシートから最低限の情報を読む」ことへの抵抗をなくす。
  • 「最大定格」電流、電圧を知って、「事故が起こらないように/起こすためには?」を理解する。
LEDは足の長さに違いがあり、長いほう(アノード)を(+)、短いほう(カソード)を(-)につなぐ。※「極性がある」という。A→K。AKBの順で覚えた。。

本書「6章 電子工作を楽しもう・基本編 6-2」の通り、Lチカ。
写真掲載

本書では
●LED(一般的なタイプ)
●抵抗(150~330Ω)
とだけ記載してあるし、「LEDには抵抗をつなぎましょう」とだけ書かれている情報も多いが、抵抗値が、なぜ必要?なぜこの範囲?なぜ範囲がアバウト?てのが気になった。

結論からいうと、70Ω以上であれば問題ないはず。10kΩでも光るし。

※ Raspberry Pi が供給する電源3.3V(5Vもあるが)を前提した場合


データシートをみてみる

「一般的なタイプ」のLEDとあるが、マルツオンラインの情報をみると、定格電流は20~50mA。
低めの電流に制限すれば大丈夫のはずなので、20mAが「一般的」な上限としていいはず。

とりあえず、一番上の1L0534V24H0CA003のデータシートとやらを見てみる。

  • Absolute Maximum Rating(最大定格) の DC Forward Current が順方向電流IFであり、この30mAまでに抑えるように設計する。
  • Electrical-Optical Charactristics(電気特性) の Forward Voltage(順方向電圧) が、min1.7~max2.4、Typ.(標準) が1.9Vで、min値以上の電圧を与えないと電流は流れない。
  • max2.4以上は部品破壊の可能性あり。
て感じ。

LEDの電圧

LEDの部分Typ.である1.9V固定(と考える)。


例えば、上図のように接続した場合に、
抵抗値が70Ωであろうが、10kΩであろうが、3.3V = 1.4 V + 1.9V に分圧された状態になって、1.4Vがかかる抵抗の値によって電流量が決まる。
そのため、1.4V / 20mA = 70Ω が使える最低の抵抗値 ※ 20mAは「一般的」な順方向の最大定格電流。
LEDは電圧1.9V固定と想定したので、電源電圧 - 1.9V の部分を抵抗が負担してくれる。

抵抗を入れなければ、電圧を負担してくれる部分がなくなり、LEDがその電源を全部負担する必要があるので、3.3V直結だと最大定格を超えるため、LEDが壊れる可能性がある。

乱暴だが、イメージとしてはこんな感じだと思われる。

てことで、LEDと抵抗はセットで使う が理解できた。

抵抗値の範囲は、正常動作するようにと著者が範囲を狭めてくれているだけだろう。

実験

理解のために実施した実験をまとめとく。
Raspberry Pi をいちいち起動せずに、まずは電池で電子工作の基本を得ようかと。

準備した物

  • ブレッドボード
  • 電池ボックス単3x4、コード付き
  • 可変抵抗 1kΩ
  • LED(赤)
  • ジャンパワイヤー(オス-オス) 5本
  • テスター
編集中

はじめての電子工作で知っておくべきこと:序 ~「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」の補足知識~

昨今の電子工作ブームは、ハードウェアをソフトウェアふうに利用できる環境が整ってきたからだと思う。
  1. Arduinoとかのハードウェアのオープンソース化の流れとかで、アーリーアダプターなできる人が集まる。
  2. デファクトスタンダードが形成され始め、特定デバイスへの人の集中が顕著に。
  3. 難解な部分はモジュール化されて、単純な理解で使えるようになり、素人も参加。
  4. 市場ができたことで、センサー類の低価格化、高機能化、小型化が進み、さらに活性化。
  5. 素人も結構できる人になってくる。
  6. もっと活性化。
な感じか。LinuxやApacheなどのときと流れは似てる気がする。

アーリーマジョリティ的な私にとっては、特に③が大きく、ある意味プラモデル感覚で、考えたことを具現化できそうな状況が楽しい。

さて、電子工作に興味をもって、Raspberry Piから触り始めるために、「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」を購入した。


が、「とりあえず」流れに沿って進める指南書としてはよいが、やはりその分今後の理解度としては乏しいまま。
やりながら調べた情報をまとめとく。

RAPIRO(Raspberry pi 2対応版) が届いたのでレビュー ~開封→組み立て→動作確認~

RAPIRO が、10月21日(水)以降の販売からRaspberry pi 2 へ対応するとのことで、早速当日に注文しました。
※ 「対応!」といっても、首のパーツが増えただけ。

翌10月22日(木)に届いたのですが、しばらく触れず。。
本日最低限の動作確認までしたのでレビュー。

開封の儀。


内容物。マニュアル類はついてません。公式ページを参照させる方式。


Raspberry pi 学習のために買ったものリスト

この本を軸に部品調達した。
一通り要素となるものを広く浅く「知る」ために購入。
但し、手順をなぞらせるだけで浅いすぎる。。。
ソフトウェア周りは知ってるのでそれでも問題ないが、ハードウェア周り(電子工作側)はも少し期待してた。一通り進める意味はあるが。
これだけでは「理解」には到底届かないので、ググって補完しながら進める必要がある。
※ 時間ができたら、自分なりに補完した要素をまとめる予定

工具類

はんだ

ワイヤレスにしたかったので電池式を。スリーアキシスのほうがコテ先が細いので白光のよりよかった。
持ちやすさは白光のがいいけど。
大量の電力消費をするので、すぐに充電が切れるし長時間持つ高級なヤツを推奨。電子工作でも電池は使えるので多めに購入。

RAPIRO が Raspberry Pi 2 に対応! するとのことなので、、

プログラマブルなロボット RAPIRO ですが、ずっと買おうと思いながらちょっと忙しくて動けてませんでした。。

で、たまに Amazon での在庫をチェックしてたのですが、本日時点で残数 1 。

一旦、買い物カゴに入れたものの、「後継機って出ないのかな?」 と思い、調べてみると、
プレスリリースにて

10月21日よりRapiroがRaspberry Pi 2 Model Bに対応します

とあった。


コイツ動くぞ!? RAPIRO 検討中



ディアゴスティーニの「週刊ロビ」をおとんが作っているのをみて、ロボットにちょっと興味はあった。

けど、まぁ、楽しめる範囲が微妙な気がしてたのと、総額14万円ほどと高額なんでスルーしてたけど、このRAPIROは興味を惹いた。RAspberry PI RObot で RAPIROらしい。
  • 5万を切る価格
  • ガンダムっぽい外観
  • Arduino での電子工作の勉強になりそ
  • Raspberry pi の勉強にもなりそ
まだ無知なので何ができるか細かくわかってないが、とりあえず本を買ってみるかなぁ。




RAPIRO - home

Rapiro 自分で作るロボット工作キット。アイデアしだいで可能性は無限大! Rapiroはかわいくて、手ごろな価格の簡単に組み立てられるロボットキットです。12個のサーボモータとArduino互換の制御基板が付属され、話題のRaspberry Piも搭載できます。アイデア次第で可能性は無限大です。