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太陽を追従するIoTはんがー「ひまわりはんがー」

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洗濯物を素早く乾かしたいと思ったことはありませんか?

私たちが開発した「ひまわりはんがー」は、洗濯物の広い面を「常に」太陽の方向へ向けることのできるIoTはんがーです。洗濯物を太陽の方向へ向けることで、洗濯物を素早く乾かすことができます。また、太陽光には殺菌効果があると考えられており、洗濯物を素早く乾かしつつ殺菌をすることができます。

Androidアプリを使うことでさらに機能を増やすことができます。例えば、ずっとはんがーを回転させることや、はんがー周辺の気温・湿度・照度が気になるときはそれを確認することができるようになります。

簡単な説明、デモは以下の動画をご覧ください。

デモ動画

この記事では、開発したはんがーについて以下の順番で説明します。

  1. システムの概要
  2. 各モードの説明
  3. Androidアプリの操作
  4. はんがーの制御
  5. 用いた部品
  6. 改善点

システムの概要

このはんがーは下図のような構成で成り立っています。矢印でデータが送られる方向、矢印近くの文字が送られるデータ、()が通信方式もしくは信号方式を示しています。

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また、はんがーの中には下図のように収まっています。

はんがーの大きさは実際のハンガーと同程度とし、システムはその範囲内に収まるように設計しました。

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実際のハンガーと比べるとこんな感じです。

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各モードの説明

モードとして以下の3つを実装しました。

  1. ノーマルモード
  2. ひものモード
  3. ただのはんがー

ノーマルモード

太陽を追従するモードです。2つの照度のセンサ値に基づいてモータが回転し、常に太陽の方向へ洗濯物の広い面を向けます。

ひものモード

はんがーが常に回転するモードです。イカなどのひものを作るときに用います。

ただのはんがー

はんがーが回転しないモードです。はんがーを物干し竿にかけるときや物干し竿から取り込むときに使います。

Androidアプリの操作

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上図がアプリ起動時の画面です。

アプリでは以下の4点のことを行うことができます。

  1. 最新のはんがー周辺の気温・湿度・照度およびはんがーのモードの表示
  2. モードの切り替え
  3. これまでの気温・湿度・照度のグラフ表示
  4. Raspberry Piの電源オフ

まず、「最新のはんがー周辺の気温・湿度・照度およびはんがーのモードの表示」です。下図のように情報が表示されています。情報を最新のものに更新したい場合は、下にある「サーバー上のひまわりはんがーの最新情報を表示」ボタンを押すと更新されます。サーバには10分ごとに最新情報がRaspberry Piからアップロードされます。

照度のセンサは2つありますが、ここでの表示およびグラフ描画時は2つの値を平均して表示しています。

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次にモードの切り替えです。合計3つのモードを、ボタンを押すことで切り替えることができます。モードの詳細はさきほど説明した通りです。

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過去2時間の気温・湿度・照度のグラフを描画することもできます。これもそれぞれにボタンが割り当ててあります。

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実際に気温のグラフを描画したのが下図です。別のインスタンスが立ち上がり描画されます。

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最後に、はんがーの電源を切るボタンです。モードをただのはんがーにしてから、Raspberry Piの電源を切ります。モードを変更するのは、Raspberry Piの電源を切ってもArduinoの電源は切れず、はんがーが回転する可能性があるからです。

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はんがーの制御

はんがーの制御およびそのためのセンサ値取得はArduinoで行っています。

ノーマルモードでは、はんがーの両側についている照度センサ値の差を計算し、差がある場合にはそれが小さくなる方向にモータを回転させ、はんがーを回転させます。

ひものモードでは、モータが常に一定速度で回転するように信号を送っています。

ただのはんがーでは、モータをdetachしモータが回らないようにしています。

用いた部品

製作に用いた部品を示します。本体を構成している木材等については割愛します。

部品名
Raspberry Pi Zero W
Arduino Nano互換機
モバイルバッテリー Anker PowerCore 10000
サーボモータ S35 STD GWSV0008A
温湿度センサモジュール AM2320
周辺光ライトセンサ GA1A2S100SS (2個)
炭素被膜抵抗 22kΩ 1/6W (2個)
セラミックコンデンサ 100nF (2個) 10uF (1個)

 

改善点

  1. 防水対策。雨に濡れてしまうと壊れます。
  2. お天気通知。洗濯物が濡れる前に取り込めると嬉しいですよね。
  3. グラフUIの改善。気温・湿度・照度が同じ画面で見れるようにしたいです。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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コメント

August 21, 2019 04:14

ハンガーに計量スケールを追加して、衣服が乾いたときを知ることを考えましたか?

0 Votes

November 25, 2019 09:55

@AmyMuncer コメントありがとうございます。湿度計を追加して、衣服が乾いたことを検知することは考えていましたが、計量スケールを追加することは考えていませんでした。

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