【授業☆しょ~かい】『確認試験』と『IoT植物工場』に『明るさ』制御機能を追加中! 電子技術科(都留キャンパス)No.393

2021年03月01日

令和3年2月16日(火):
こんにちは。あんどくんです。
電子技術科をPRしているよ ☆彡
みんな、令和3年もリアルに応援よろしくね ( `・ω・´)ノ
産短大は、後期授業がスタートして、18週目なんだよ。
今日、 令和3年2月16日(火)は、1限の時間におじゃました1年生の『電気数学Ⅱ』と、2限におじゃました2年生の『通信工学実習 (IoTと通信工学) 』 について紹介するよ。

1年生の『電気数学Ⅱ』は、高校で微分積分を学んだグループと、学んでなかったり学んだけど学び直したいっていうグループに分かれてやっているんだよ。
今回は、前者のグループにおじゃましたんだよ。このグループでは、前期に学んだ『電気数学Ⅰ』の内容をもとに、『微分方程式』や『フーリエ変換』について学んでいくんだ。

今回は、これまでに学んだ内容についての『確認試験』だったんだよ。

 

今回の『確認試験』では、『2階線形微分方程式』の一般解を求める問題と、『周期関数』の『フーリエ級数展開』を求める問題が出題されたんだよ。

今回の『確認試験』で出題された内容は、『電子工学の理論』を学ぶ上で重要となる数学的なテクニックなんだよ。

 

ここからは、2限におじゃました2年生の『通信工学実習 (IoTと通信工学) 』について紹介するよ。

2年生の『通信工学 (IoTと通信工学) 』では、世界が注目する超小型PC『ラズベリーパイ (ラズパイ) 』を使って、『パイソン言語』のプログラミングを学んでいるんだ。また『パイソン言語』の基本的な『文法』を学んだあと、これをベースに『IoTシステム』を設計しながら、『IoT』の『設計技術』と『利用技術』を身につけていくんだ。

はじめに、これまでのふりかえりをしたんだよ。『土壌監視システム』のIoT版として、『IoT植物工場』のアプリを設計して作成いるんだよ。
これまでに学んできた『tkinter』『GPIO』『A/D変換』『SPI通信』 とかを使って・・・
ウインドウのテキストボックスに『室温』『乾燥度』『明るさ』を、リアルタイムで表示するんだよ。
また、これらの値に応じて、つぎの制御を行って『植物工場』を最適な状態に保つんだよ。

  • 『室温』が設定値より高ければ『冷却ファン』が回転して、『室温』を下げるんだよ。
  • 『乾燥度』が設定値より高ければ『散水ポンプ』が回転して、土壌に水分が供給されるんだ。
  • 『明るさ』が設定値より低ければ『LED照明』が点灯して、明るくなるんだよ。
  • 『侵入者』を検知したら、『威嚇 (いかく) 弾』を発射して、発射した回数をテキストボックスに表示するんだ。

といっても、これらの機能をいっぺんに作成するのは大変なんで、毎回、授業で機能を追加していきながら『IoT植物工場』を完成させていくんだよ。

 

前回までに、『室温』と『冷却ファン』、『乾燥度』と『散水ポンプ』まで完成しているんだ。
いまは『明るさ』をリアルタイムに表示して、暗かったら『LED照明』を点灯させる機能を、途中まで設計したところだよ。
下の写真のブロック図で、『照度センサ回路』を二つ目のA/D変換ICに接続して、照度信号をA/D変換して、SPI通信で『ラズパイ』に送信するんだ。また『GPIO』ポートの15番に『LED点灯回路』を接続して、『植物工場』内が暗かったら、LEDを点灯して植物の『光合成』を促すんだよ。LEDの光り具合は、PWM制御を使って段階に行うんだよ。

 

南湖 准教授が、書画カメラを使って、追加するプログラムコードのヒントを、前回の復習もかねて、もう一度、詳しく説明したんだよ。

 

LED点灯回路』を接続した『GPIO』ポートの番号を、定数LEDとして定義して・・・
LED点灯回路』の初期設定を行うんだよ。

 

PWMの初期設定も忘れずにね。

 

照度センサ回路』からの照度信号をA/D変換する A/DC_02( ) 関数も追加しないとね。

 

みんな、説明をよく聴いてメモをとっていたよ。

 

リアルタイム処理を行う main_proc  ( ) 関数にも、プログラムコードを追加しないとね。

 

下の写真は、PADで描いた main_proc ( ) 関数に追加する処理だよ。
はじめに『照度センサ』からの照度信号をA/D変換して、得られたA/D変換値から、『明るさ』を計算して、ウインドウ上のテキストボックスに表示するんだ。また、LEDの光り具合を、PWM制御を使って段階に行うんだよ。PWM信号デューティを変えればいいんだよね。

前回は、途中まで設計したところで終了したんだ。

 

ここからが、今回の内容になるよ。

今回は、 main_proc ( ) 関数に追加する、つづき処理を設計していくよ。

 

だいぶ『判別』のネスト (入れ子) が深くなったね。

 

南湖 准教授の説明を聴きながら、『プログラム設計図』を製図したんだよ。

 

判別』のネストは、elif を使ってコーディングしていくんだ。

 

プログラム設計図』を描きおわったら・・・
ラズパイ』に『キーボード』『マウス』『モニタ』を接続して・・・

 

追加するプログラムコードを、順に入力していくんだ。

 

プログラム設計図』を作成した部分については、コーディングしていくんだよ。

 

プログラムが完成したら、実行して動作を確認するんだ。エラーがでたら、デバッグをしてバグを取り除いていくんだよ。
どうやら、KH君が完成したみたいだね。

 

下の写真みたいに、ウインドウ上のテキストボックスに、『明るさ』とPWMデューティ比リアルタイムで表示されるんだ。

今回はここまで。

 

今日はこの辺で・・・
電車で帰るよ≡3

みんな、今日も1日おつかれさま☆彡
次回は『明るさ』の制御機能を完成させて、侵入者を監視する機能を追加していく予定だよ。
今日も『産短大の毎日』をみてくれてありがとう!
また、明日からがんばろっ٩( ‘ω’ )و

それじゃ ≡3 ≡3 ≡3

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