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

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/corporate/rd/n36/pdf/201210topics3.pdf

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/ • スマート圧力センサ Metrodyne Microsystem http://www.metrodyne.com.tw/• 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

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://interlinkelectronics.com/

14

シマシマ導体

拡大

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)

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 Electronics社資料より http://interlinkelectronics.com/ 回路図は荒本講師の資料より

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

20

導電スポンジ

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

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

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難しい。

間にいろいろあって

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

THANK YOU FOR VIEWING SLIDES!