デバイス試作プロジェクト
社員が自らの興味・学びを形にするプロトタイプ開発です。 技術書だけでなく、実際に手を動かして得たノウハウから次の製品や技術につなげています。
空き時間や自ら時間を作って、苦手な技術や今後必要となる技術について試作を行っています。 ここでは比較的わかりやすい試作例を紹介します。すべて手作業の初期試作・勉強レベルの作品ですが、学びや発想の源泉として重要な取り組みです。
Pr001: Bluetooth−GPS
GPSモジュールから出力するNMEAデータ形式フォーマットをBluetoothで送信するロガーです。GPSが付いていないタブレット端末などで位置情報を利用したい場合に便利です。（電池内蔵：給電中）
Pr002: Bluetooth−3D Sensor
3軸加速度センサーの値を独自テキストフォーマットに変換してBluetoothで送信するロガーです。内蔵電池型と外部給電型の2種類を作成しました。
Pr003: 屋内位置情報検出
Bluetooth端末のRSSI値を使って、おおよその位置情報を把握する試作です。複数の受信機からRSSIを収集し、センターサーバで管理・解析しています。
Pr004: FPGAを使ったLCD制御
FPGAからI2Cによるキャラクタ液晶表示と、カラーLCD（60fps）表示（バッファなし）を行う試験です。FPGAの性能や制御の検証を目的としています。
Pr005: FPGAでCMOSカメラ制御
カメラモジュールからデータを取り込みカラーLCDに表示(60fps)させる。トリミング位置変更、カメラ設定など全てHDLにて行う。
Pr006: FPGAで気圧センサー制御
SPI制御により気圧センサーの値を読み取り、気温・気圧・標高(気圧により計算した値)をキャラクタLCDに表示。全てHDL記述。
Pr007: Raspberry Pi 拡張カード
拡張コネクタを利用しSPI/I2C/GPIOを制御させ、IPアドレス/CPU負荷率/メモリ使用率/CPU温度/外気温/気圧/時刻をLCDに表示。電源制御も組み込み中。
Pr008: 情報遠隔収集システム
各センサーから取得したログ情報などをまとめ、３Ｇ回線を使ってサーバへ送信するシステム。 遠隔地でのデータ収集に威力を発揮。いろいろな用途に使えると予想。
Pr009: Bluetooth スピーカー
スマートフォンなどの音楽再生をBluetoothを使って受信し、アンプしてスピーカーから出力。 アンプはD級を使用して消費電力を考慮。Blutoothとパルス幅変調(PWM)の勉強。ちょっとした音楽再生には便利。
Pr010: WiFi Audio
RaspberryPIを組み込んで音楽サーバを構築。WiFiアドホック接続をして、スマホなどから制御や音楽再生を行う。 I2S出力によりハイレゾ再生が可能であるが、このスピーカーが高域まで対応していないのが残念。
Pr011: WiFi 温湿度ロガー１
温度と湿度を一定周期でサーバにPOSTするロガー。バッテリ駆動でESP-WROOM-02を使ったWiFi接続。 電源のない場所の温湿度管理に便利。10分間隔の測定の場合、110mAhバッテリで1週間以上動作可能。(菓子箱実装)
Pr012: WiFi 温湿度ロガー２
温度と湿度を一定周期でサーバにPOSTするロガーの太陽光パネル＋Ni-MHバッテリ駆動版。 ESP-WROOM-02を使ったWiFi接続。晴天が続けばバッテリの心配はあまり必要なさそう。(100均ソーラーライト使用)
Pr013: FeliCa Reader/Writer
RaspberryPI3にUSB接続の非接触ICカードリーダー／ライターを接続し、ICカードからの情報を取得したり書き込んだりする装置。 出退勤管理や各種データの取得、電子マネーなどの利用履歴や残高確認などに応用できる。
Pr014: FeliCa Reader
ESP-WROOM-32とFeliCa リーダー・ライター RC-S620Sを使った非接触ICカードリーダー。非接触ICカードからの情報を 管理サーバーへPOSTして応答メッセージにより各種処理を実行させる。
Pr015: ナンバーディスプレイ
電話の着信時に表示される発信者電話番号を簡単なハード回路(FSKモデム未使用)とソフトウェア処理(ESP-WROOM-32)によって読取り表示、 着信拒否などのフィルタ機能や通話ログ機能などを実装し、迷惑電話防止などに応用。
Pr016: WiFi環境モニター
室内の温度・湿度・CO2濃度を定期的に測定してWiFi経由でwebサーバへPOSTする装置。 ESP-WROOM-32を使用。これで社内環境のモニターができ、早めに換気や温湿度調節ができます。
Pr017: WiFi 温湿度ロガー３
温度と湿度を一定周期でサーバにPOSTするロガーの太陽光パネル＋Ni-MHバッテリ駆動版の第2弾。 ESP-WROOM-32を使ったWiFi接続。 前回よりも大き目な太陽光パネルでNi-MHバッテリも単4型を2本使用。
Pr018: Sigfox 環境モニター
Sigfox（シグフォックス）通信を利用した環境モニタ装置で温度・湿度・CO2濃度を定期的に送信します。 センサが本体に内蔵型と外部型の2種を作ってみました。 WiFi環境のない場所での使用を想定。ユーザーは維持費を低価格で実現できることがメリット。 1回12バイトのデータ送信で通信回数は1日最大140回、通信速度は上り100bpsですがこういった環境モニタ装置には十分。
Pr019: LPWA(920MHz帯) 環境モニター
interplan社製LPWAの920MHz無線モジュールを利用した環境モニタ装置で温度・湿度・CO2濃度を定期的に送信します。 センサが本体に内蔵型と外部型の2種を作ってみました。しかもTAKACHI社製の防水筐体を使ってみました。 WiFiより通信距離を伸ばしたい場合に有効と考えます。
Pr020: IEEE802.15.4 温湿度モニター
IEEE802.15.4規格の通信を利用した温度と湿度データを一定周期で送信する装置。CR2032リチウム電池にて動作。 受信装置は、受信データをWiFiへプロトコル変換をしてWebサーバへデータをPOSTする仕組みを作りました。
Pr021: LPWA 変換アダプタ
interplan社製LPWAの920MHz無線モジュールを利用し、受信したデータをWiFiへプロトコル変換をしてWebサーバへPOSTする装置。 WiFiモジュールは、ESP-WROOM-32を使用し920MHz無線モジュールも制御する。
Pr022: BLE 温湿度モニター
AHT25温湿度センサーを使用して取得したデータをBLEのアドバタイズデータに埋め込み定期的に送信する装置。 温湿度のほかにも電池電圧を測定して電池残量を確認できることとした。単４アルカリ乾電池2本使用。
Pr023: LPWA 変換アダプタ２
interplan社製LPWAの920MHz無線モジュールを利用し、受信したデータをWiFiへプロトコル変換をしてWebサーバへPOSTする装置の第2弾。 屋外で使用することも考慮して防雨ケースに入れることとした。
Pr024: LTE 変換アダプタ
BLEのアドバタイズデータから、必要なデータを取り出しLTE通信モジュールからwebサーバへデータをPOSTする装置。 WiFi環境のない場所での使用を考慮。IoTに特化した格安SIMなどを利用して維持費を抑える。
Pr025: WiFi中継機
XIAO ESP32C3を使用したWiFi中継機。インターネット上で公開されているESP32をつかったWiFi中継機用のソースを流用した学習の一環。 IoT機器の設置場所により中継機が必要な場面が多いことに必要性を感じる。しかしながら市販品で安い機器があるためあえて制作する必要性は少ないかも。
Pr026: LPWA 変換アダプタ３
BLEのアドバタイズデータから必要なデータを取り出しinterplan社製LPWAの920MHz無線モジュールからデータを定期的に送信する装置。 BLE通信を利用したIoT機器から受信したデータを数キロ先まで飛ばしたい場合などに利用できる。（Pr023の装置と組み合わせる。） 屋外で使用することも考慮して防雨ケースに入れることとした。
Pr027: 自動水やり装置
土壌の水分を計測して、設定した水分量を下回った場合に自動的にペットボトルの水を散水する装置。 水分量は定期的にBLEのアドバタイズデータに埋め込んで送信する。受信装置と組み合わせればスマホなどから水分量を確認することができる。 今後は重量センサーを組み合わせて、ペットボトルの水が少なくなったら通知するような仕組みや、電磁弁を制御するような仕組みも作りたい。
Pr028: アラーム再生装置
MQTT通信によりサーバより指示があった場合、該当するMP3ファイルを再生する装置。 異常時再生メッセージや一定時刻にチャイム音を再生するなど指示内容により再生するMP3ファイルを切り替える。 設定ファイルやMP3ファイルは、SDカードに保存。変更時はSDカードをパソコンに接続して編集する。
Pr029: センサーデータ表示端末
スマートホンやパソコンなどに不得意な方のための専用端末。 LCDに他のプロジェクトで取得したデータを表示する。スピーカーもついておりPr028の機能を有する。 そのほかタッチパネルとロータリーエンコーダーでメニューを変え、時計表示・天気予報表示・FMラジオ機能を持つ。
Pr030: GPSロガー(LoRa版)
GPSモジュールとプライベートLoRaモジュールを組み込んだGPSロガー装置とプライベートLoRaのデータをWiFi経由で送信するためのアダプター装置。 GPSモジュールから定周期で緯度・経度・時刻を取り出してサーバーへアップロード、ユーザーはブラウザ上の地図にマッピングされる情報で現在地がわかる。 LoRaモジュールのほかWiFiやLTEといった経路でも応用ができる。運行システムやタクシー配車などに利用。
Pr031: 定時再生＋SIPリンガー装置
設定した時刻にMP3ファイル再生する機能とSIP電話のリンガーのみの機能を盛り込んだ機器。 学校や企業の定時刻チャイムやメッセージ再生、電話着信時の発信者番号による鳴り分け(異なる着信音)を実現できる。 時刻はNTPサーバーからの同期を1時間毎に実施するのでネット環境は必要になる。設定・MP3ファイルはSDカードに保存。
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