Maker Faire」タグアーカイブ

電子工作:植物生育診断装置(LED誘起蛍光法)

2016年度のMaker Faireで展示できなかった浜松フォトニクスマイクロ分光器を使用した植物生育診断装置を作ってみました。

植物生育診断装置(LED誘起蛍光法)のプロトタイプとして図1のようなものを作ってみました。

図1 植物生育診断装置(LED誘起蛍光法)プロトタイプ

植物生育診断装置(LED誘起蛍光法)の構成は図2のようになる。

図2 植物生育診断装置(LED誘起蛍光法)の構成

①Arduino Uno Rev3:C12666MAとLEDを操作し,スペクトルを取得し,PCへ送る

②ブレットボードシールド:Arduino用のブレットボードシールド。C12666MAや配線をするための基板

③C12666MA:浜松フォトニクス社のマイクロ分光器

④LED:白色,紫外,青色,緑色,黄色,赤色のいずれか

⑤励起光:④のLEDで使用する光。使用する光により⑥の反射光+蛍光が変わる。

⑥反射光+蛍光:使用する光により⑥の反射光+蛍光が変わる

⑦葉等の植物:主に緑色の植物

⑧取得したスペクトル強度:Visual Studio C# 2015で作成したアプリで①を操作し,スペクトルを取得し,波形として表示する。

⑨ノートパソコン:⑧のアプリを動かすためのPC

⑩USBケーブル:①と⑨をつなぐためのUSBケーブル


【技術内容】

農業関係で今回のような光を当て,その反射光等を使用した技術は色々とあり,実用化されている技術としては,農産物の糖度分析,農産物の成分分析(栄養の含有,産地判別)等がある。

今回は,母校の研究室で植物の生育診断,病気(カビの発生)の研究をしていた仲間がいたので,それらのことを簡単に作れないかと思い,作ってみました。

基本は,光を植物等に当てると反射光+蛍光が出る。

ここで蛍光という光を取得できると,生育診断,病気を見たりすることができる。


【実験】

公園の葉っぱを一枚拝借し,白色LEDを用いてスペクトルを取得した。

 

結果が以下のようなものとなる。

励起光としての白色LEDの光は,440nm,520nmあたりに強度のピークが出る光となる。励起光以外の光は,660nm,680nmあたりにピークが出ているような結果となった。


【成果】

  • 励起光とは違う光を取得できていることが確認できた。
  • 励起光の種類で結果が変わることを確認できた。

【今後の作業】

  • 現在は,手で押さえながら実験しているので,安定した結果得られないので,固定して同じような結果が毎度得られるようにする。
  • 植物の成長に合わせスペクトルを取得し,変化を見る(データ取得)

【その他】

今年度のMaker Faireはこの内容と昨年度展示した魚キャッチセンサーの無線版で申請してみたいと考えてます。

魚キャッチセンサー(有線タイプ):Raspberry Pi2の設定,プログラムの公開

【Raspberry Pi2の設定】

Maker Faire Tokyo 2016で公開していたRaspberry Pi2は,Raspbian Wheezyを使用していたのですが,最新(2016年8月14日現在)では,Raspbian Jessieとなっているので,Jessie版の設定を調べ直したものを公開します。


01.Raspbian Jessieのダウンロード

以下のURLへ移動する。

https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

これをダウンロードと記載の「Download ZIP」を選択し,PCへイメージをダウンロードする。

000-0


02.Win32 Disk Imagerのダウンロード

以下のURLへ移動する。

http://sourceforge.jp/projects/sfnet_win32diskimager/

これをダウンロードと記載の「Win32DiskImager-0.9.5-binary.zip」を選択し,PCへバイナリデータをダウンロードする。

000-1


03.microSDへRapbian Jessieを書き込む

ダウンロードしたZIPファイル(2016-05-27-raspbian-jessie.zip,Win32DiskImager-0.9.5-binary.zip)を解凍する。

PC(Windows PC)とmicroSDを接続する。PCとmicroSDの接続には,SDカードリーダー/ライター等をご使用ください。今回は,Digio2 CRW-6M46BKを使用しております。また,SDカードは,TOSHIBAのmicroSDHC UHS-Iカード(SD変換アダプタ付属)MSDAR40N08Gを使用しました。

000-2

解凍したWin32DiskImager-0.9.5-binaryディレクトリのWin32DiskImager.exeを起動する。

000-3

起動後,以下のGUIが表示される。Image Fileの欄にあるフォルダの画像をクリックする。

001

解凍した2016-05-27-raspbian-jessieディレクトリに「2016-05-27-raspbian-jessie.img」ファイルを選択し,「開く」ボタンを押す。

002

書込み先のmicroSDがGドライブとなっているので,Deviceを「G:¥」を選択し,「Write」ボタンを押す。書込み処理が走り,完了するまで待つ。完了すると「Write Successful」と表示される

003


04.Raspberry Pi2の起動

下図のようにRaspberry Pi2と各デバイスを接続する。

接続するもの

・USBキーボード
・USBマウス
・LAN(家のルータ等,ネットと接続するためのもの)
・スピーカー
・ディスプレイ(今回は,HDMI⇔DVIで接続してます)
・USB電源
・角速度センサー(展示していた資料の接続)004

Raspberry Pi2にmicroSDカードを挿しこみ,電源を入れる。

下図のような画面が表示されるまで待つ。

005


05.各種設定

タスクバーにあるLXTerminal(ディスプレイアイコンみたいなもの)を起動する。

006

LXTerminal上にて,以下のコマンドを実行する。途中Yes or Noのような表記が出るので,その時はyを入力しEnterして続行する。最後に再起動コマンド(reboot)にて再起動する。

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo apt-get dist-upgrade
sudo rpi-update
sudo reboot

再起動後,Windows PCからRaspberry Pi2上のファイルを編集できるようにするため,以下のコマンドにて,sambaをインストールする。

sudo apt-get install samba samba-common-bin

インストール後,以下のコマンドにて下記の内容を最後尾に追記する。

sudo leafpad /etc/samba/smb.conf

以下,追記内容。

[share]
path = /home/pi
writable = yes
guest ok = yes
guest only = yes
create mode = 0777
directory mode = 0777
share modes = yes
force user = pi

以下のコマンドにて,ユーザー:piのパスワードを設定する。今回は,デフォルトと同じパスワードとし,ユーザー:pi,パスワード:raspberryとしています。

sudo smbpasswd -a pi

以下のコマンドにてsambaを起動する。

sudo systemctl restart smbd
sudo systemctl restart nmbd

以下のコマンドにてxrdpをインストールし,Windowsからリモートデスクトップにて接続できるようにする。

sudo apt-get install xrdp
sudo wget http://w.vmeta.jp/temp/km-0411.ini
sudo ln -s km-0411.ini km-e0200411.ini
sudo ln -s km-0411.ini km-e0010411.ini
sudo ln -s km-0411.ini km-e0210411.ini
sudo service xrdp restart

また,日本語対応にするための設定として以下のコマンドを実行する。

sudo apt-get install task-japanese task-japanese-desktop

以下のコマンドにて,シリアル通信ができるようにする。

sudo leafpad /boot/cmdline.txt

【変更前】

dwc_otg.lpm_enable=0 console=serial0,115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait

【変更後】

dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait

以下のメニューよりRaspberry Piのconfig設定をする。

007

表示されたGUIにて,FileSystemのExpand Filesystemを選択する。これにて使用できるmicroSDの領域を拡げる。BootにてDesktopを起動したくないので,To CLIに設定する。

008

Interfaceのタブに移り,I2C,SerialがEnableになるように設定する。他,使用したいGPIO等ある場合は,Enableを選択する。

009

Localisationのタブに移り,Set Localeにて,Languageをja(Japanese),CountryをJP(Japan),Character SetをUTF-8に設定する。

010

Set Timezoneにて,AreaをAsia,LocationをTokyoに設定する。

011

最後に,以下のコマンドにてdhcpcd.confを編集する。

sudo leafpad /etc/dhcpcd.conf

以下の2行を最後に追記し,IPアドレスを固定する。

interface eth0
static ip_address=192.168.11.13/24

以上の設定にて,再起動する。


【プログラムについて】

01.公開プログラムについて

プログラムは,下記URLからダウンロードできます。

http://nogue-lab.com/Program/AutoFishDemo.zip

内容物は以下の内容となります。

【ソースコード】
main.c メイン処理を行うCソースコード。I2CのI/Fを用い,角速度センサーのデータを取得します。また,取得したデータをUARTにて送信します。PC側からUARTにてeコマンドを送ると処理が止まります。sコマンドを送ると処理が再スタートします。
drv_i2c.c I2Cに関するI/FをまとめたCソースコード。
drv_public.h I2CのI/Fを提供するヘッダファイル。

【オブジェクトファイル】
main.o,drvi2c.oはmakeコマンドにて生成させる。

【実行ファイル】
FishAppは,makeコマンドにて生成される実行ファイル。

【ログファイル】
log.txtは,FishAppの実行時に出力されるログが保存されます。

【音】
alerm.wav,
start.wav,
stop.wavは,
PANICPUMPKIN 様のホームページで提供されているものを使用させていただいております。

URL:http://pansound.com/panicpumpkin/

【その他】
Makefileは,makeコマンドに必要なファイルとなる。

【実行方法】
sudo make runにて実行していただくと動作する。

ダウンロード後,AutoFishDemo.zipを解凍し,以下の位置に配置する。

/home/pi/Program/AutoFishDemo/


02.プログラムの自動実行について

以下のコマンドにてrc.localファイルを編集する。

sudo leafpad /etc/rc.local

以下の1行をexit 0の記述より前に記載する。

 

/home/pi/Program/AutoFishDemo/FishApp &

これによりRaspberry Pi起動時にFishAppが起動するようになる。

注意:最後に記載の&は忘れないようにしてください。他の処理ができなくなる恐れがあります。

 


【その他】

01.Raspberry Pi2の設定について

Rasbian WheezyからJessieに変更となり,少し設定が変わりました。今回の公開内容でうまくいかない可能性があるとすると,キーボード関係がうまくいかない可能性があります。キーボード関係の設定はGoogle等で大体出てくると思うので,うまくいかない際はそちらにて調べていただけたらと思います。

02.不具合等について

今回公開した内容にて一応動作することを確認しましたが,大きな不具合等ありましたら確認でき次第,なるべく早めに更新するように致します。

03.免責事項

本サイトに記載のモノ作りに関する情報,プログラム等,それらを利用したことにより生じた損害について,一切責任を負いません。ご利用者の責任にてご利用ください。

 

Maker Faire Tokyo 2016 のうぐらぼ/NogueLab 出展!! 2016/08/07

昨日に引き続き,Maker Fiare Tokyo 2016の二日目(2016/08/07)にて出展致しました。

本日も沢山の人に:展示品をご覧いただいて体験していただいたり,笑っていただいたり,また,色々な情報交換等が出来,非常に貴重で濃密な時間を過ごせました。

本当にありがとうございましたm(_ _)m

20160807_002

魚キャッチセンサーは,今後は無線化に向けて作っていく予定です。

魚キャッチセンサーの無線化では,Adafruit Feather 32u4 Bluefruit LE,Xperia Z4 Tablet(or Xperia Z4),リチウムイオン電池の組合せで実現できないか検討中です。

20160807_001

今回展示した魚キャッチセンサー(有線タイプ)は,Raspberry Pi2の設定,プログラムの内容,また,展示していた資料の詳細を今月中にHPにアップ致します。

しばらくお待ちくださいm(_ _)m

今回展示できなかったマイクロ分光器を用いた作品は,来年度の展示会までに作り上げたいと考えております。

 

 

 

Maker Faire Tokyo 2016 のうぐらぼ/NogueLab 出展!! 2016/08/06

Maker Fiare Tokyo 2016の初日(2016/08/06)に出展致しました。

展示物をご覧いただいた皆さまありがとうございました。

沢山の人に展示品をご覧いただき,技術者の方々からは色々アドバイスや手厳しいご指摘をいただき大変勉強になりました。本当にありがとうございました。

色々といただいたご意見をもとに,更なる改良を加えていきたいと考えております。

また,途中資料がなくなり,お渡しできなかった皆様申し訳ありませんでした。m(_ _)m

展示してました資料は下記のURLからダウンロードできます。

http://nogue-lab.com/paper/MakerFiareTokyo2016_paper.pdf

展示資料に記載しておりますが,Raspberry Pi2の設定内容,プログラムの内容は8月中に本ホームページにアップする予定です。

しばらくお待ちくださいm(_ _)m

以下,本日の様子を写真でアップ致します。

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

↑12時開場直後,長蛇の列でした。

20160806_002

↑お子様からシニアまで,色々な人に展示物を見ていただきました。明日ご来場の方は是非,G-04-07の魚キャッチセンサー,出展社:のうぐらぼの展示物をご覧いただきたく,よろしくお願い致します。m(_ _)m

20160806_003 20160806_004 ↑写真もご自由にお取ください。20160806_005

20160806_006

展示を通して,電子工作や釣りに興じていただけると幸いです。

 

 

Maker Faire Tokyo 2016 のうぐらぼ/NogueLab 出展!!

今週末の土日に,Maker Faire Tokyo 2016にて魚キャッチセンサー展示致します。

魚がエサに食いつくとセンサーの値が変わり,音が鳴るデモを展示します。

魚をひっぱりに来てください。(^o^)/

また,魚キャッチセンサーの作り方をまとめた紹介レポートも配布しております。

 

のうぐらぼの展示は東京ビッグサイト西2ホールの出口付近の角にて展示予定です。

http://makezine.jp/event/makers2016/noguelab/

【デモ風景】

 

【開催日時】

2016年8月6日(土)12:00~19:00
2016年8月7日(日)10:00~18:00

【入場料】

前売 大人 1,000円  18歳以下 500円
当日 大人 1,500円  18歳以下 700円

【開催場所】

開催場所は東京ビッグサイト 西2ホール+アトリウム。

 

 

 

電子工作:魚キャッチセンサー(ジャイロセンサ+Raspberry Pi2) No.01

Maker Faire Tokyo 2016に出てみたいなと考えていた時に,会社の先輩から下記のような話がありました。

秋口や冬場の釣りは寒い!!

仕掛けを投げてから魚がかかるまで車の中で釣れるのを待ちたいという話がありました。

すでにアナログなもので音を出したり,光るものがあるそうですが,窓を閉めた車の中まで伝わるようなものはないとのことなので,それならば作ってしまいましょうという話になりました。

Maker Faire用のネタとして面白そうと思い,考えたのが図1のような構成の魚キャッチセンサーを考えてみました。

【魚キャッチセンサーの構成】

Demo

図1 魚キャッチセンサー構成案

釣竿の先にジャイロセンサをつけて,角速度の波を解析して魚が釣れたかをRaspberry Pi2にて検知し,音を出すというものです。

デモ用の画面としては,分かりやすくするために,ジャイロセンサの波形を表示し,ジャイロの波形をみせ魚がキャッチしたような波形で,魚の絵でも表示するものを考えました。

【アイテム一覧】

  • ジャイロセンサ:L3GD20
  • Raspberry Pi2
  • 釣竿
  • 釣り糸
  • 配線(I2C通信+電源+GNDの4本)
  • 音声ケーブル
  • スピーカー
  • シリアルコンバータ:TTL-232(デモ用)
  • USBシリアル変換ケーブル(デモ用)
  • ノートPC(デモ用)
  • ディスプレイ(デモ用)

魚キャッチセンサーの簡単な接続図は図2のようになります。

Connect_about

図2 接続図

それぞれの細かい接続は図3,4のようになります。

Connect

図3 ジャイロセンサ:L3GD20とRaspberry Pi2の接続

Connect2

図4 Raspberry Pi2とシリアルコンバータ:TTL-232の接続

【検討した構成での動作確認】

図5のような感じでジャイロセンサをブレットボードに挿し,図2,3,4の接続を行い,PC側でジャイロセンサのデータを取得し表示できるようにし,センサを動かしました(図6)。

Sample

図5 動作確認用状況

デモサンプル画面

図6 取得した波形の状況

結果から,この構成でできそうと判断しました。

【プロトタイプ作成】

4/11現在,上記の構成で釣竿にセンサ,Raspberry Pi2をつけられるようにするための治具作成,半田付作業を行っています。

プロトタイプができ次第また情報をアップしていきたいと思います。

4/25に 電子工作:魚キャッチセンサー(ジャイロセンサ+Raspberry Pi2) No.02をアップしました。