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ガジェット祭り
圧力センサ&距離センサ編
入村、荒井
距離センサ
1
冷蔵庫の管理にIOTを活用
• 卵の減りをチェック → 赤外線距離センサー
GP2Y0A21YK
¥450
豆知識: 赤外線センサーの仕組み
赤外発光ダイオードから光が出て対象物から反射
光を受光素子面で受ければ距離に応じて光を受ける位
置が変化する。その位置を距離に換算する方式です。
赤外線距離センサーの使い方 距離がカンジン
<3
3 V = 5 cm
2.25 V = 10cm
1.5 V = 15cm
1.3 V = 20 cm
1.1 V = 25 cm
0.9 V = 30 cm
5cm
10cm
Y軸 反比例する...
ワニ口の使い方、選び方
赤外線距離センサーの使い方 しっかり掴んで
•
5
電線・ケーブル類
赤外線距離センサーの使い方 ダマサレナイデ!
5V入電
出力
白 赤 黒
グラウンド
普通は逆
より精度の高いのがありました
•
GP2YOE03
X軸 50cm までは検知する
角度への配慮が必要である
より精度を高めるには、より精度の高いセンサーを利用する必要があり
ます
入電出力
http://www.sharp.co.jp/cor...
圧力センサ
8
圧力とは (復習)
•
9
さまざまな圧力
気圧
水圧
物の重さ
10
さまざまな圧力
11
圧力センサあれこれ
気圧センサ
感圧抵抗体素子
圧電素子
Arduino 向け水圧センサ
はなさそう。
重さセンサ
図版は各メーカのデータシートより
• 気圧センサモジュール SainSmart http://www.sainsmart.com...
圧力センサあれこれ
13
INTERLINK ELECTRONICS の感圧抵抗体素子(FSR)
圧力センサの仕組み
底部基盤
スペーサー
上部基盤
保護シート
)
図版は Interlink Electronics社資料より
http://interlinkelect...
圧力センサの仕組み
・底部と上部の基盤の間には固いスペーサーが入っていて隙間ができている
・底部基盤は2系統の導体のシマシマパターン
・上部基盤は抵抗を持ったインクが特別なパターンで塗られている
・圧力がかかって上下の基盤が接触するとシマシマパ...
抵抗なのはわかった。で?
16
• 下の図のようにつなげば何かしら数値が出力される
• 重さを知るには 数値→重さ の変換が必要
荒本講師の資料より
数値→重さの変換
17
データシートを読み取
る
• つなぐ抵抗値によって特性が異なる
• 100g ~ 1kg を100g 毎に区別するなら、10kΩぐらいがよさそう?
ココの抵抗
データシートとグラフは Interlink Electron...
牛乳の重さを量ろう!
組み立て
18
牛乳の減りを重さ
でCheck
が!うまく量れない(1)
最初の実験では小さな乳飲料パックを計量
が! 軽すぎてうまく量れない
グラフが線形ではないので、たとえば少しの振動で出力
(数値)が大きく変わる
重い牛乳を量ろう
まるまる
19
が!上手く量れない(2)
1リットルの大きな牛乳を用意した。
ところが、底面が大きくて、センサからはみ出す。
はみ出した部分はセンサに荷重がかからず、うまく量れない。
センサーと同じ大きさのクッションを敷こう。
導電スポンジがちょうど良い感じ
...
が!上手く量れない(3)
牛乳の置き方によって毎回重さが違う
ぴったり中心軸を合わせられるとよいのだけど、
牛乳の底面の方が広くてセンサーの方が狭い。
センサに均一に重みがかかっていないせい?
いつもセンサーの中心に牛乳の重心がくるよう「枠」
...
が!上手く量れない(4)
リード線部分が細短い。間隔も狭いのでワニグチクリップではさ
み難い
22
せ、せまい
AgIC 回路マーカーでリード線を延長
リード線延長 完成図
図版: Amazon,
https://www.amazon.co.j...
苦労 こぼれ話
~通信編~
23
一番の課題はインターネット接続
インターネットにつなぐには・・・
24
Arduino
Ethernet シールド
or
WiFi シールド アクセスポイント
インターネッ
ト
ルータ
間
に
い
ろ
い
ろ
あ
っ
て
一番の課題はインターネット接続
インターネットにつなぐには・・・
25
Arduino
Ethernet シールド
or
WiFi シールド アクセスポイント
インターネッ
ト
ルータ
ネットワークがつながらなくても、
どこがマズイか調べるのは...
わたしたち
こんなものを作りました
♪
26
想定シチュエーション
テーマ:在庫管理
• 会社帰り夕飯の支度のために買い物にいく
• はて、冷蔵庫に卵と牛乳はあっただろうか?
• 荷物が重いし、充分にあるなら買って帰りたくないな~。
27
センサーを使って重要な食材をチェック
IOTを活用
• 卵の減りをチェック
→ 赤外線距離センサ
ー
• 牛乳の減りをチェック
→ 感圧センサー
28
卵と牛乳の減り具合をネット経由で知る
インターネットを活用
• Webで在庫状況が見えるといいよね
• 足りなくなったらメールで知らせてくれるといいな。
29
とにかくインターネットにデータを上げよう
なんとかなるさっ。
30
はっ! もしや・・・
冷蔵庫って鉄の箱
電波が通じない・・・
31
再び赤外線距離センサの出番
ドアが開いたときだけデータを送ろう!
• ドアの開閉をチェック
→ 赤外線距離セン
サー
32
回路図
冷蔵庫の開閉を
ドアとの距離で Check
卵の減りを距離で
Check
牛乳の減りを重さ
でCheck
33
DEMO
冷蔵庫どこからCHECK
35
冷蔵庫どこからCHECK
牛乳を冷蔵庫から
取り出し消費
36
冷蔵庫どこからCHECK
牛乳を冷蔵庫から
取り出し消費
冷蔵庫の扉を
開けた状態
37
冷蔵庫どこからCHECK
牛乳を冷蔵庫から
取り出し消費
冷蔵庫の扉を
開けた状態
卵を冷蔵庫から
取り出し消費
38
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2016年6月23日 デジタルガジェット祭り!「圧力センサ&距離センサ編」

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発表日:2016年6月23日
イベント名:第三回 デジタルガジェット祭り!
イベントURL:http://aitc.jp/events/20160623-OpenLab/info.html
タイトル:「圧力センサ&距離センサ編」
発表者:入村、荒井

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2016年6月23日 デジタルガジェット祭り!「圧力センサ&距離センサ編」

  1. 1. ガジェット祭り 圧力センサ&距離センサ編 入村、荒井
  2. 2. 距離センサ 1
  3. 3. 冷蔵庫の管理にIOTを活用 • 卵の減りをチェック → 赤外線距離センサー GP2Y0A21YK ¥450
  4. 4. 豆知識: 赤外線センサーの仕組み 赤外発光ダイオードから光が出て対象物から反射 光を受光素子面で受ければ距離に応じて光を受ける位 置が変化する。その位置を距離に換算する方式です。
  5. 5. 赤外線距離センサーの使い方 距離がカンジン <3 3 V = 5 cm 2.25 V = 10cm 1.5 V = 15cm 1.3 V = 20 cm 1.1 V = 25 cm 0.9 V = 30 cm 5cm 10cm Y軸 反比例するアナログ電圧 30 cm 実測値: X軸 10cmより近いとぶれる 資料では10cmの手前とあります 実測値: X軸 20cm までは検知する 資料では27cmとある 今回の実験では4個まで卵が検知できると判断
  6. 6. ワニ口の使い方、選び方 赤外線距離センサーの使い方 しっかり掴んで • 5
  7. 7. 電線・ケーブル類 赤外線距離センサーの使い方 ダマサレナイデ! 5V入電 出力 白 赤 黒 グラウンド 普通は逆
  8. 8. より精度の高いのがありました • GP2YOE03 X軸 50cm までは検知する 角度への配慮が必要である より精度を高めるには、より精度の高いセンサーを利用する必要があり ます 入電出力 http://www.sharp.co.jp/corporate/rd/n36/pdf/201210topics3.pdf
  9. 9. 圧力センサ 8
  10. 10. 圧力とは (復習) • 9
  11. 11. さまざまな圧力 気圧 水圧 物の重さ 10
  12. 12. さまざまな圧力 11
  13. 13. 圧力センサあれこれ 気圧センサ 感圧抵抗体素子 圧電素子 Arduino 向け水圧センサ はなさそう。 重さセンサ 図版は各メーカのデータシートより • 気圧センサモジュール SainSmart http://www.sainsmart.com/ • スマート圧力センサ Metrodyne Microsystem http://www.metrodyne.com • 圧電素子 Measurement Specialties http://meas-spec.com/ • 感圧抵抗体素子 Interlink Electronics http://interlinkelectronics.com/ SainSmart スマート圧力センサ 気圧センサモジュール 12
  14. 14. 圧力センサあれこれ 13
  15. 15. INTERLINK ELECTRONICS の感圧抵抗体素子(FSR) 圧力センサの仕組み 底部基盤 スペーサー 上部基盤 保護シート ) 図版は Interlink Electronics社資料より http://interlinkelectronics.com/ 14 シマシマ導体 拡大
  16. 16. 圧力センサの仕組み ・底部と上部の基盤の間には固いスペーサーが入っていて隙間ができている ・底部基盤は2系統の導体のシマシマパターン ・上部基盤は抵抗を持ったインクが特別なパターンで塗られている ・圧力がかかって上下の基盤が接触するとシマシマパターンの間で電気が通るよう になる 重みが加わっていない場合:上下の基盤は離れたまま で抵抗値は∞となり電気が通らない。 重みが加わった場合:上下の基盤が接触し、電気が通 る。 重いほど接触面積が増えて、抵抗値が下がる。15 INTERLINK ELECTRONICS の感圧抵抗体素子(FSR)
  17. 17. 抵抗なのはわかった。で? 16 • 下の図のようにつなげば何かしら数値が出力される • 重さを知るには 数値→重さ の変換が必要 荒本講師の資料より
  18. 18. 数値→重さの変換 17 データシートを読み取 る • つなぐ抵抗値によって特性が異なる • 100g ~ 1kg を100g 毎に区別するなら、10kΩぐらいがよさそう? ココの抵抗 データシートとグラフは Interlink Electronics社資料より http://interlinkelectronics.com/ 回路図は荒本講師の資料より
  19. 19. 牛乳の重さを量ろう! 組み立て 18 牛乳の減りを重さ でCheck
  20. 20. が!うまく量れない(1) 最初の実験では小さな乳飲料パックを計量 が! 軽すぎてうまく量れない グラフが線形ではないので、たとえば少しの振動で出力 (数値)が大きく変わる 重い牛乳を量ろう まるまる 19
  21. 21. が!上手く量れない(2) 1リットルの大きな牛乳を用意した。 ところが、底面が大きくて、センサからはみ出す。 はみ出した部分はセンサに荷重がかからず、うまく量れない。 センサーと同じ大きさのクッションを敷こう。 導電スポンジがちょうど良い感じ 20 導電スポンジ
  22. 22. が!上手く量れない(3) 牛乳の置き方によって毎回重さが違う ぴったり中心軸を合わせられるとよいのだけど、 牛乳の底面の方が広くてセンサーの方が狭い。 センサに均一に重みがかかっていないせい? いつもセンサーの中心に牛乳の重心がくるよう「枠」 を作った 21
  23. 23. が!上手く量れない(4) リード線部分が細短い。間隔も狭いのでワニグチクリップではさ み難い 22 せ、せまい AgIC 回路マーカーでリード線を延長 リード線延長 完成図 図版: Amazon, https://www.amazon.co.jp/dp/B00MNY3RH4
  24. 24. 苦労 こぼれ話 ~通信編~ 23
  25. 25. 一番の課題はインターネット接続 インターネットにつなぐには・・・ 24 Arduino Ethernet シールド or WiFi シールド アクセスポイント インターネッ ト ルータ 間 に い ろ い ろ あ っ て
  26. 26. 一番の課題はインターネット接続 インターネットにつなぐには・・・ 25 Arduino Ethernet シールド or WiFi シールド アクセスポイント インターネッ ト ルータ ネットワークがつながらなくても、 どこがマズイか調べるのは難しい。 間 に い ろ い ろ あ っ て
  27. 27. わたしたち こんなものを作りました ♪ 26
  28. 28. 想定シチュエーション テーマ:在庫管理 • 会社帰り夕飯の支度のために買い物にいく • はて、冷蔵庫に卵と牛乳はあっただろうか? • 荷物が重いし、充分にあるなら買って帰りたくないな~。 27
  29. 29. センサーを使って重要な食材をチェック IOTを活用 • 卵の減りをチェック → 赤外線距離センサ ー • 牛乳の減りをチェック → 感圧センサー 28
  30. 30. 卵と牛乳の減り具合をネット経由で知る インターネットを活用 • Webで在庫状況が見えるといいよね • 足りなくなったらメールで知らせてくれるといいな。 29
  31. 31. とにかくインターネットにデータを上げよう なんとかなるさっ。 30
  32. 32. はっ! もしや・・・ 冷蔵庫って鉄の箱 電波が通じない・・・ 31
  33. 33. 再び赤外線距離センサの出番 ドアが開いたときだけデータを送ろう! • ドアの開閉をチェック → 赤外線距離セン サー 32
  34. 34. 回路図 冷蔵庫の開閉を ドアとの距離で Check 卵の減りを距離で Check 牛乳の減りを重さ でCheck 33
  35. 35. DEMO
  36. 36. 冷蔵庫どこからCHECK 35
  37. 37. 冷蔵庫どこからCHECK 牛乳を冷蔵庫から 取り出し消費 36
  38. 38. 冷蔵庫どこからCHECK 牛乳を冷蔵庫から 取り出し消費 冷蔵庫の扉を 開けた状態 37
  39. 39. 冷蔵庫どこからCHECK 牛乳を冷蔵庫から 取り出し消費 冷蔵庫の扉を 開けた状態 卵を冷蔵庫から 取り出し消費 38
  40. 40. THANK YOU FOR VIEWING SLIDES!

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