高台からの観天望気

仙台の気象予報士yaviのブログ。天気の話しを中心にお伝えします。

光学

エアロバイクとストリートビューを連動させました

テレワークで運動不足になってませんか?
私も連日のテレワークで全くの運動不足。
エアロバイクをこいで解消しようとするものの、単調で・・・・

そこで、エアロバイクとGoogle ストリート・ビューを連動させてみました。
IMG_8617
この写真のように、エアロバイクのペダルの回転に連動して、風景が変わっていきます。

世界中どこでも行くことができ、ドイツとフランスの国境あたりの田舎を走っていると、
Screenshot_20210221_172507_com.google.android.apps.maps
突然、このような雰囲気のあるレストランが現れて来たり、楽しいものです。

では、どの様に作ったか、紹介します。

半日作業で組み上げましたが、とても簡単に実現することができました。
今回は、時間もお金もかけたくないので、最もシンプルな方法としました。
以下に、方法を紹介します。

コンセプトは、
・PCを使わずにスマホを使う
ディスプレイは、15.6インチのテレワークで使っているものを流用。
・ワイヤレスでデータをクラウドに飛ばしたり、GoogleMapのプログラムをいじったりはしない。
・高価な市販品は使わない。
などで、半日くらいで完成する程度の工程を想定。

スマホのGoogleMapのストリート・ビューは、マウスのダブルクリックで前進します。
これを利用して、ペダルの回転を検出したら、スマホに接続したマウスに自動で、ダブルクリックを発生させれば、進むことができると考えました。

そこで、マウスを分解し、左クリックを外部からコントロールできる様にしました。
IMGP8568
写真は、今回使ったマウスです。HPのPCに付属の、USBマウスです。
写真真ん中の基板の左上にあるマイクロスイッチが左クリック用です。
クリックしたときに、スイッチが導通し、HIGHレベルの信号が発生します。

はじめ、ここにマイコンからのHIGHレベルの信号を与え、クリック信号としようと考えて、回路を組んだのですが、PCではうまくいったのですが、なぜかスマホではうまくいきませんでした。
そこで、リレーにより導通状態を作り出すことにしました。

ダブルクリックの発生は、反射型のフォトインタラプタにより、ペダルの回転を検出し、Arduinoで回転検出したら、HIGH信号を2つ出すという、シンプルな回路・プログラムです。

IMGP8583
写真は、今回組んだ回路の全体像です。
左より、ArduinoUNO、5V制御のリレー回路(M5Stack用)、USBマウス、スマホ、USBケーブルです。

IMGP8584
写真は、エアロバイクに実装したところですが、エアロバイク本体に反射型フォトインタラプタを貼り付けて、センサーとしています。これで、ペダルが回転するたびに、カチカチというダブルクリック音とともに、ストリートビューの風景が変わっていきます。

いくつか問題もあります。直進はするものの、曲がれません。
曲がりたいときは、スマホ画面にタッチするか、マウスを使って方向を変えてやる必要があります。少々手間ですが、それほど頻度もないので、良しとしましょう。

ただこぐだけの単調な運動と違い、旅した気分が味わえ、実に快適な運動の時間を過ごせます。エアロバイクをお持ちの方は、是非やってみてはいかがでしょうか。

スマホの画面は、クロームキャストにワイヤレスで飛ばし、HDMIケーブル接続された、モバイルディスプレイに表示させています。

※追記

マウスをワイヤレスのトラックボールタイプに替えました。
これでスマホの接続はすべてワイヤレスに。
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窓枠に置いてあるマウスで、進行方向の選択や、ポインティングの修正を行います。

GoogleMap、米国では海岸を散歩できるところもあります。
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快晴の空と幻日

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写真は今朝5時40分の北西の空です。上層の薄雲がありますが、快晴の空が広がっています。風は弱く、気温23.9℃、気圧(標高160m)993.2hPaです。

東北地方は気圧の谷となっています。また、梅雨前線が対馬海峡から東日本へのびています。現在仙台は晴れています。
今日24日は、高気圧に覆われるため晴れますが、湿った空気や前線の影響により、次第に雲が広がり夜には雨となるでしょう。仙台市の最高気温は、28℃の予想です。

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図は今朝3時の実況天気図です。(気象庁のHPより)

①黄海には寒冷渦がありゆっくり東進しています。
梅雨前線が対馬海峡から、東日本へとのびています。
③北海道の南海上には寒気を伴った上空の気圧の谷があり、南東進しています。

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図は今朝6時00分の衛生赤外画像です。(気象庁のHPより)

①の寒冷渦による渦巻状の雲がはっきりと見えており、その南東側から南にかけては、前線に湿った空気が流入するため、厚い対流雲が連なっています。このため、雲のかかる東日本から、西日本では曇りの天気で、前線のかかる九州北部では非常に強い雨となっているところがあります。

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図は今朝5時55分の雨雲レーダーの図です。(気象庁のHPより)

西日本の中国地方から九州地方に雨の強い地域があり、九州北部では線状降水帯が形成されており、熊本県や長崎県、福岡県、佐賀県では雷を伴い非常に激しく降っているところがあります。
この線状降水帯は、前線の南下とともに南へと移動し、この後、九州南部で雨脚が強まってくるでしょう。今日は、①の寒冷渦に伴う、前線を伴った地上低気圧がゆっくりと進むため、西日本や東日本の広い範囲で雨となります。北日本でも、はじめは晴れるものの、次第に雲が広がり、夜には、東北南部でも雨となるでしょう。

今日の宮城県地方は、午前中は日差しが届くものの、次第に天気は下り坂となり、夜には雨となってくるでしょう。最高気温は県内各地、24~27℃の予想です。

現在、仙台では上層の雲が出ており、写真のような幻日が見えています。
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写真は今朝5時45分の北東の空です。

太陽の左側にはっきりとした幻日が見えているのが分かります。今日午前中は上層の雲がかかるので、日暈などの大気光学現象が見られるかもしれません。




ハムスターの回転計(回し車カウンター)その6

ハムスターの回転計(回し車カウンター)その6

四代目の回転計を改造しました。

ハムスターの行動パターンを周囲の明るさと対応付けるため、明るさのセンサーを追加しました。


IMGP5510
M5stackのスタンドに取り付けた明るさのセンサーです。四角い素子がそうです。

浜松ホトニクス社製の大口径Si-PINフォトダイオードS6775 です。
明るさのセンシングだけなので、CdSのセンサーで十分かと思いますが、手持ちがあったのでこれを使います。

このフォトダイオードは、光通信の実験用のボードに使ったり、計測器に使ったりしていますが、安くて使いやすいものです。

回路は、フォトダイオードのカソードに逆バイアスとして5Vを加え、アノードとグランドの間に10K~50K程度の抵抗をつなぎ、I-V変換します。この抵抗の両端の電圧を、M5stackのADCで読みます。

設置の状況により、明るさが異なると思うので、ADCで適切な変換範囲となるように、可変抵抗によりIV変換の値を調整します。

明るさのセンサーを付けたので、おまけとしてLCDのバックライトの明るさを、周囲明るさに応じて調整する機能を付加しました。

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図は明るさの測定データです。(縦軸はADCの値)







ハムスターの回転計(回し車カウンター)その5

ハムスターの回転計(回し車カウンター)その5

四代目回転計をつくりました。最終形の完成です。

三代目は機能、性能的には問題ありませんでしたが、下の写真の様に、配線や回路がむき出しで、かっこ悪かったので、四代目ではこの点を改善しました。
3daime
M5StackではProtoボードという、2.54mmピッチのブレッドボードがあります。
これに必要な回路、と言ってもTTL-ICと、抵抗のみですが、実装します。ただ、あまり高さがありませんので、表面実装型のICを使いました。
BTC TICKER

BME280という環境センサーは、BTC TICKERとうスタンドの裏側に実装し、外からは見えない様にしました。光センサーとの接続は、ボードエッジにコネクターを付け、そこから3.5mmのホーンジャックを出しています。

以上の改善で、シンプルな形にすることができました。ついでに、NICTのNTPサーバーからもらった日本標準時を表示し、気温、湿度、気圧についても見られるようにしました。

こうしてできた、四代目の写真を下に示します。すっきりしました。
M5stack 4daime

四代目回し車カウンター
機能

 1.回転数の計数(2チャンネル入力)
   ・5分間の回転数、24時間の積算回転数
 2.環境測定;気温、相対湿度、気圧(5分毎測定、表示)
 3.データーサーバーへの上記データのアップロード
   ・Wifi接続により、5分毎にアップロード
 4.NTPサーバーからの時刻取得
   ・表示(5分毎)

測定したデータは、スマートフォンやPCから下記の様に見ることができます。これで、機能、外観ともに思った通りのものができました。
ambient


かかった費用、
 ・M5stack Basic ¥3,643
 ・プロトボード ¥201
 ・BTC TICKER ¥536
 ・コネクタ、ICなど ¥500くらい
 ・BME280 ¥273
 

ハムスターの回転計(回し車カウンター)その4

ハムスターの回転計(回し車カウンター)その4

三代目回転計が完成しました。

二代目の回転計では、WiFiを使い回転数のデータをクラウドサーバーにストレージするようにしました。
http://kanten-bouki.blog.jp/archives/cat_846041.html

各段に便利になったのですが、5分おきにデータを取得するため、今の回転状況が分からない問題がありました。

これは、回し車を掃除などで外した後、取付状況を確認することが出来ず、極めて不便でした。一代目では、LCDで確認できたので、その問題はなかったのですが。
そこで、WiFiでデータを送るとともに、リアルタイムの回転数をLCDに表示する構造の三代目を作りました。

方法は、M5StackというESP32を使った、LCD付きのマイコンを使い、WiFiにより、5分間の回転数をAmbientに送信し、リアルタイム計測した回転数をLCDに表示します。LCDには、2匹の回転数をそれぞれグラフとして表示します。

完成した、三代目の写真を示します。
sandaime
これで、満足のいく回転計を実現できました。





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