これまでのあらすじ:
2016年3月、フェルト生地を手で裁断している際にレーザーカッターがあれば複雑なカットが容易にできるなあと思って、安価になってきたレーザーカッターを購入しようと思ったのがきっかけ。調べていくうちに、合板も切れたほうがいいと思うようになって、CNCルーター(CNCミリング)についても考えるようになった。
Arduinoは以前から使っており、CNCシールドがあると気付いて自作も可能と思うようになった。当初はShapeOkoやX-CARVEを参考にMakerSlide、OpenRail、V-Wheel、2GTタイミングベルトなどで5万円くらいで自作しようと思っていた。AliExpressでも部品が安く買えることが分かって、しばらくは部品探し。探せば探すほど安くて本格的な部品も見つかってくるので、そんなにケチらなくてもいいのではないかと徐々にスペックアップ。最終的には剛性や精度のことも考えてボールスクリューやリニアスライドを使うことになり、予想以上に重厚な3軸CNCマシンをつくることに(約7万円)。
構想から約5週間(制作約3週間)でルーターとレーザーともに使えるようになり、現在はgrbl1.1+Arduino CNCシールドV3.5+bCNCを使用中(Macで)。余っていたBluetoothモジュールをつけてワイヤレス化。bCNCのPendant機能でスマホやタブレット上のブラウザからもワイヤレス操作可能。


CNCマシン全般について:
国内レーザー加工機と中国製レーザー加工機の比較
中国製レーザーダイオードについて
CNCミリングマシンとCNCルーターマシンいろいろ
その他:
利用例や付加機能など:
CNCルーター関係:

*CNCマシンの制作記録は2016/04/10〜の投稿に書いてあります。

2017年3月27日月曜日

IoTその5:音声認識でESP8266をWifi制御

いくつかのスイッチにIPアドレスを与えてスマホやパソコンのブラウザからオンオフできるようにはしてみましたが、次はそれを音声(アマゾンエコーのように?)でオンオフできないかとネットを探していました。
Google Cloud Speech APIがかなりすごいので、そのまま使えないかと思いましたが、月間60分までは無料、それ以上は15秒ごとに0.006ドルらしい(しかも月間100万分までの制限つき)。もし、ずっとつなぎっぱなしなら、1分で0.024ドル、1時間で1.44ドル、1日で34.56ドル、1ヶ月で1036.8ドルということになってしまいます。ということで、他の方法で。

Siri+Raspberry Pi+Arduinoでやっている例もありましたが、今回は単純に:
Web Speech API2012年のはここ
・ESP8266
でやってみました。

ネット上にあるWeb Speech APIのサンプルを試してみたりしましたが、まあまあの認識力があり、それなりには使えそうです。基本的にはChromeかFireFoxを使用しなければいけないようですが、MacBookからのChrome、AndroidからのChromeでも認識できました(FireFoxはまだ合成音声/発話のみらしいです)。

*デモページ(このブログ内)はこちらへ(日本語仕様)




自動タイムアウトという問題点:
Web Speech APIは、無言のままでいると約5〜6秒でタイムアウトしてしまい、その後はいくら話しかけても反応しなくなります。
大抵のサンプルは、ボタンをクリックし、タイムアウトする前に話しかけるという手順になっています。しかし、音声認識させるためにボタン操作するのであれば、電源用ボタンを画面上につくっておいて、それをクリックしたほうが早いということになってしまい二度手間です。
理想的には、音声が聞こえるまで長時間待機していられればいいのですが、この自動的にタイムアウトしてしまう機能がなんとかならないかと検索してみると

recognition.onend = function(event) {
    recognition.start();
}

このように認識コマンドが終了したら、またスタートさせる(ある意味無限ループ)と可能と書いてありました。プログラム的にはあまりよくなさそうですが、たしかに、これを試してみると、10秒経っても、あるいは数分経っても入力待機しており、その後話しかけても反応しました。
これとは別に、アマゾンエコーのようにずっと待機させておくには、同時にブラウザでそのアドレスのサイトをずっと立ち上げておかなければいけないという問題もあります。
追記:
実は上記の方法だとスマホChromeではエラーが出てフリーズしてしまうので、その後改良してエラーなしで動作するようになりました(まとめのページ中ほどに書いてあります)。

バックグラウントでも動く:
MacBookでプログラムを書いたページ(Chrome上で)をバックグラウンドで立ち上げていても反応するので(その分メモリや電力は消費され続けるけれども)、気が向いたときに話しかけても機能しました。


例えば上画像のように、このブログを書いている最中に別のタブにサイトを立ち上げておいても機能し続けます。Speech Recognitionタブの赤丸が消えると、音声認識は停止してしまいますが、ずっとつきっぱなしです。画面を最小化して隠してしまい、他のアプリケーションを立ち上げて作業していても機能しました。
ということで、実際使うかどうかは後回しにして、できるところまでやってみることに。APIの説明を見ると、文法の解析だったりとかけっこう複雑なこともできるのかもしれませんが、とりあえずこちらが用意したコマンド(言葉)を認識したら、オンオフするという程度のものをつくろうと思います。

手順としては:
ESP8266に、Web Speech API+Javascript+HTMLを書き込んで、パソコンやスマホからESP8266のIPアドレスにアクセスして、音声認識でスイッチをオンオフするという感じです。
今回は、照明器具の電源のオンオフとエアコンのオンオフ(赤外線通信)をしようと思います。
以下がESP8266に書き込んだプログラムです(その後改良したので、まだ挙動が変かも)。

 #include <Arduino.h>
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClient.h> 
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <ESP8266mDNS.h>

#define relayPin 5
#define IRPin  4
#define ledPin  15

#define duty_high 8
#define duty_low 16

MDNSResponder mdns;
const char* ssid        = "*****";
const char* password    = "*****";
ESP8266WebServer server(80);

unsigned long data_on[243] = {3400, 1400, 600, 250, 550, 250, 550, 1050, 550, 250, 550, 
1050, 550, 250, 550, 250, 550, 250, 550, 1050, 550, 1050, 550, 250, 550, 300, 500, 250, 
550, 1100, 500, 1100, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 
350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 
450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 
350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 1150, 450, 1150, 450, 1150, 450, 
1150, 450, 1200, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 
450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 1200, 450, 350, 450,
350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 
450, 350, 450, 400, 400, 1200, 400, 400, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 
350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 
400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 
350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 
400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 1150, 450, 
350, 450, 1200, 400, 400, 400, 400, 400, 1200, 400, 400, 400};

unsigned long data_off[99] = {3400, 1450, 550, 250, 550, 250, 500, 1100, 550, 250, 550, 
1050, 550, 250, 550, 250, 550, 250, 550, 1050, 550, 1050, 550, 300, 500, 250, 550, 300, 
500, 1100, 500, 1100, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 350, 450, 300, 500, 
350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 
450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 
350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 
450, 350, 450};

String webPage="";

void handleRoot(){
  Serial.println("Access");
  contents();
  server.send(200, "text/html", webPage);
}

void lamp_on(){
  digitalWrite(relayPin,HIGH);
  contents();
  server.send(200, "text/html",webPage);
}

void lamp_off(){
  digitalWrite(relayPin,LOW);
  contents();
  server.send(200, "text/html",webPage);
}

void air_on() {
  int dataSize = sizeof(data_on) / sizeof(data_on[0]);
  for (int i = 0; i < dataSize; i++) {
    unsigned long duration = data_on[i];
    unsigned long start_time = micros();
    while (start_time + duration > micros()){
      digitalWrite(IRPin, 1-(i&1));
      delayMicroseconds(duty_high);
      digitalWrite(IRPin, 0);
      delayMicroseconds(duty_low);
    }
  }
  contents();
  server.send(200, "text/html",webPage);
}

void air_off() {
  int dataSize = sizeof(data_off) / sizeof(data_off[0]);
  for (int i = 0; i < dataSize; i++) {
    unsigned long duration = data_off[i];
    unsigned long start_time = micros();
    while (start_time + duration > micros()){
      digitalWrite(IRPin, 1-(i&1));
      delayMicroseconds(duty_high);
      digitalWrite(IRPin, 0);
      delayMicroseconds(duty_low);
    }
  }
  contents();
  server.send(200, "text/html",webPage);
}

void setup() {
  webPage="";  
  pinMode(IRPin, OUTPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(relayPin, OUTPUT);
  digitalWrite(ledPin, LOW);
  digitalWrite(relayPin, LOW);

  Serial.begin(115200);
  WiFi.begin(ssid, password);
  WiFi.mode(WIFI_STA);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  WiFi.config(IPAddress(192,168,3,10),IPAddress(),IPAddress());
  Serial.println("");
  Serial.print("Connected to ");
  Serial.println(ssid);
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  if (MDNS.begin("mirror")) {
    Serial.println("MDNS responder started");
  }
  server.on("/", handleRoot);
  server.on("/index.html", handleRoot);
  server.on("/lamp_on", lamp_on);
  server.on("/lamp_off", lamp_off);
  server.on("/air_on", air_on);
  server.on("/air_off", air_off);
  server.begin();
  MDNS.addService("http", "tcp", 80);    
}

void loop() {
  server.handleClient();
}

void contents(){
webPage="<!DOCTYPE html><html><head><meta charset='UTF-8'/>\
<title> Speech Recognition</title><script type='text/javascript'>\
var rec=new webkitSpeechRecognition();\
rec.continuous = true;\
rec.interimResults = false;\
rec.lang = 'ja-JP';\
rec.start();\
var apiSpeech=new SpeechSynthesisUtterance();\
apiSpeech.lang = 'ja-JP';\
apiSpeech.rate=1.2;\
apiSpeech.text='こんにちは';\
var mode=0;\
rec.onresult = function (e) {\
for (var i = e.resultIndex; i < e.results.length; ++i) {\
if (e.results[i].isFinal) {\
var youSaid= e.results[i][0].transcript;\
var apiSaid='';\
var apiHtml = document.getElementById('api');\
var youHtml = document.getElementById('you');\
if(mode==0){\
if(youSaid=='こんにちは'){mode=1;\
apiSaid=youSaid+'、どうぞ';\
}else{apiSaid=youSaid+'?';}}else{\
if(youSaid=='ライトスイッチオン'){mode=0;\
apiSaid='OK、'+youSaid;\
window.location.href = 'lamp_on';\
}else if(youSaid=='ライトスイッチオフ'){mode=0;\
apiSaid='OK、'+youSaid;\
window.location.href = 'lamp_off';\
}else if(youSaid=='エアコンスイッチオン'){mode=0;\
apiSaid='OK、'+youSaid;\
window.location.href = 'air_on';\
}else if(youSaid=='エアコンスイッチオフ'){mode=0;\
apiSaid='OK、'+youSaid;\
window.location.href = 'air_off';\
}else{apiSaid='もう一度';}}\
apiSpeech.text=apiSaid;\
speechSynthesis.speak(apiSpeech);\
apiHtml.innerHTML ='API:  '+apiSaid;\
youHtml.innerHTML='あなた:  '+youSaid;}}};\
var count = 0;\
var countup = function(){console.log(count++);};\
apiSpeech.onstart=function(){rec.stop();};\
apiSpeech.onend=function(){\
setTimeout(countup, 3000);\
rec.start();};\
rec.onend = function(){\
setTimeout(countup, 5000);\
rec.start();}\
</script>\
</head><body>\
<div style='font-size:30px; text-align:center;'>\
<p> Speech Recognition</p>\
<p id='api'>「こんにちは」で開始</p>\
<p id='you'>.....</p>\
</div><div style='font-size:18px; text-align:center;'>\
<p>MENU</p>\
<p>「こんにちは」:操作開始</p>\
<p>「ライトスイッチオン」</p>\
<p>「ライトスイッチオフ」</p>\
<p>「エアコンスイッチオン」</p>\
<p>「エアコンスイッチオフ」</p>\
</div></body></html>";}

最初はHTMLやJavascriptを外部読み込みさせようと思いましたが、読み込みの際にエラーが起きてしまったので、そのまま全部一つのプログラムに書き込んでしまいました。

HTML、Javascriptの部分でエラー:
後半のJavascriptの部分でもなぜかエラーがでてしまい、試行錯誤していると、どうやらこのHTMLやJavascriptが、改行なしにブラウザに渡されてしまうと、ブラウザ側が読み込めなくなるようでした。
たとえば、

apiSpeech.onstart=function(){rec.stop();};


この一行の最後の部分↑ですが、通常は波括弧「}」のあとにはセミコロンをつけないで書いていますが、あえて「};」というようにセミコロンを付け足してあります。これがないと、なぜかブラウザ上で上記のブログラムが読み込めなくなってしまって機能しませんでした。どうやらプログラム上の分節が上手くできないようで、セミコロンを何箇所かにつけたという感じです。これで一応機能するようになりました。

いろいろスペースあけたり改行したりしなかったり、エスケープシーケンス記号をつかったり試していたので、Javascriptの部分は読みにくくなっています。
以下にさらに改良した内容としてJavascriptの部分だけ書いておきます。

基本的には、最初に「こんにちは」というと、「こんにちは、操作メニューをどうぞ」と言われて操作メニューモードに入るという感じです。
そして、「エアコンスイッチオン」などというと、「OK、エアコンスイッチオン」と返答して、赤外線信号のページへ移行し信号を発するという仕組みです(まだ4つのメニューしかありません)。
認識されない場合は、「にちわ?」などと認識した言葉に?マークをつけて返事してきたり、「もう一度、操作メニューを」などと言ってきます。以下だけのHTML+Javascriptだけでも、音声認識だけなら確かめることができると思います。

追記/正規表現:
その後、音声入力の部分で正規表現を使えばいいということが分かったので、さらに改良中(というか、正規表現も勉強中)。いまのところ(以下のコードも)、こちらが求めている言葉通りでなければ反応しない仕様になっており、そのキーワードの前後に余計な言葉があっても反応しないということになってしまいます。正規表現を使えば、キーワードが含まれていればOKにできたり(あるいは除外することもでき)、余計な言葉(助詞なども)が前後に入っていても大丈夫のようです。
例えば、「ライトスイッチオン」や「エアコンスイッチオン」の場合なら、「ライト」「エアコン」「オン」「オフ」が重要ワードとなり、「オフ」や「(オンに)しない」などという言葉が入っていれば、反応しないようにもできます。「スイッチ」は共通なので、今回の場合なくてもいいかもしれません。

youSaid.match(/^(?!.*(オフ|ない)).*(?=ライト).*(?=(オン|on)).*$/)

たぶん、「ライト・オン」の場合はこんな感じでしょうか?
まだ、この条件に合わせた正規表現については確実ではないのですが、以前よりは確かに受け入れる言葉の幅が広がり、いままでは、「エアコンスイッチオン」と言わないとダメでしたが、「エアコンのスイッチをオンにして下さい」でも反応するようになり、「エアコンをオンにしないで」と言えば、重要ワード「エアコン」と「オン」が含まれていても「〜ない」が含まれているので、ダメという判定を出せるようになりました(まだ改良中なので、このサンプルはなしです)。


*これまでのデモページ(このブログ内)であれば、こちらへ(ブラウザはChromeで)

<!DOCTYPE html><html>
<head><meta charset="UTF-8"/>
<title> Speech Recognition</title>
<script type="text/javascript">
var SpeechRecognition = SpeechRecognition || webkitSpeechRecognition
var rec=new SpeechRecognition();
rec.continuous = true;
rec.interimResults = false;
rec.lang = "ja-JP";
//'en-US','en-GB','de-DE','fr-FR','it-IT','cmn-Hans-CN','ko-KR' 
rec.start();

var apiSpeech=new SpeechSynthesisUtterance();
apiSpeech.lang = "ja-JP";
apiSpeech.rate=1.2;
apiSpeech.volume=0.8;
apiSpeech.text="こんにちは";

var mode=0;
var count = 0;
var countup = function(){
  console.log(count++);
}

rec.onresult = function (e) {
  var youSaid= e.results[0][0].transcript;
  var apiSaid="";
  var apiHtml = document.getElementById("api");
  var youHtml = document.getElementById("you");
  if(mode==0){
    if(youSaid=="こんにちは"){
      mode=1;
      apiSaid=youSaid+"、操作メニューをどうぞ";
    }else{
      apiSaid=youSaid+"?";
    }
  }else{
    mode=0;
    if(youSaid=="ライトスイッチオン"){
      apiSaid="OK、"+youSaid;
      window.location.href = "lamp_on";
    }else if(youSaid=="ライトスイッチオフ"){
      apiSaid="OK、"+youSaid;
      window.location.href = "laml_off";
    }else if(youSaid=="エアコンスイッチオン"){
      apiSaid="OK、"+youSaid;
      window.location.href = "air_on";
    }else if(youSaid=="エアコンスイッチオフ"){
      apiSaid="OK、"+youSaid;
      window.location.href = "air_off";
    }else if(youSaid=="こんにちは"){
      apiSaid="操作メニューをどうぞ";
      mode=1;
    }else{
      apiSaid="もう一度、操作メニューを";
      mode=1;
    }
  }
  apiSpeech.text=apiSaid;
  speechSynthesis.speak(apiSpeech);
  apiHtml.innerHTML ="API:  "+apiSaid;
  youHtml.innerHTML="あなた:  "+youSaid;
  setTimeout(countup, 2000);
  count=0;
}

apiSpeech.onstart=function(){
  rec.stop();
}
apiSpeech.onend=function(){
  setTimeout(countup, 3000);
  count=0;
  rec.start();
}
rec.onend = function(){
  setTimeout(countup, 6000);
  count=0;
  rec.start();
}
</script>
</head><body>
<div style="font-size:30px; text-align:center;">
<p> Speech Recognition</p>
<p id="api">「こんにちは」で開始して下さい</p>
<p id="you">ここに認識された言葉が出ます</p>
</div>
<div style="font-size:18px; text-align:center;">
<br/>
<p>操作メニュー:</p>
<p>「ライトスイッチオン」</p>
<p>「ライトスイッチオフ」</p>
<p>「エアコンスイッチオン」</p>
<p>「エアコンスイッチオフ」</p>
</div>
</body></html>

実は、先ほどの無限ループのイベントハンドラが上手くいかず、たまにAPI自身がしゃべったことに反応して、さらに音声入力されてしまうということがあります。多少ディレイをつけてみたのですが、たまに変になります(まだ慣れていないJavascriptの問題かもしれません)。
しかし認識力は高く、ほぼ一発で反応してくれます。感度のいいマイクを用意すれば、数m離れた場所から話しかけても大丈夫かもしれません。期待以上に簡単にできたので、さらに完成度をあげて他のことにも応用できるようになればいいと思います。

これを生活のなかで実用化するには、Raspberry Piで常時このサイトを立ち上げておき、感度のいいマイクをつけておけばいいのかもしれません。Raspberry Pi用のマイクがないので、まだ確かめてはいませんが、Raspberry Piをステーションにして、複数のESP8266がぶらさがっているような仕組みにしてもいいのかもしれません。Raspberry PiならJuliusという音声認識もあるようなので、Raspberry Pi用のUSBマイクが手に入ったら試してみようと思います。
AliExpress.com Product - 2015 New Mini USB 2.0 Microphone MIC Audio Adapter Driver Free For MSN PC Notebook
157円(送料無料)。とりあえずこんなものでもいいのでUSBマイクを買っておこうかと。
AliExpress.com Product - 7.1 Channel 3D External USB Audio Sound Card Mic Adapter 3.5mm Jack Stereo Headset For Win XP / 7 8 Android Linux for Mac OS
133円(送料無料)。あるいは、マイクを差し込めるソケットつきの音声入力カードなら、こんな感じ。なぜか安い。

AliExpress.com Product - Free Shipping 5PCS APW7142KI-TRG APW7142KI APW7142 SOP8 in stock new and Original IC 2186円(送料無料)。Arduinoなどに直接音声認識させるならこのような音声認識モジュールがいいかと。マニュアルはこちら。実際、使用してみたときの内容はこちら


AliExpress.com Product - LD3320 ASR Voice Recognition Professional SP Voice Recognition Voice Module
1680円(送料無料)。こちらは少し安いモジュールですが、ネットを検索しても使い方が見つけられず。マニュアルは一応ここのはずなんだけど、なぜかない。基板は違うけどこれもLD3320

関連:
続きの改良案はこちら
音声認識Wifiスイッチ/ESP8266使用(まとめ)についてはこちら

2017年3月24日金曜日

IoTその4:再度ESP8266+Blynk

もともとはCNCマシンのワイヤレス化(bCNCのPendant機能Bluetooth装備など)から始まったのですが、bCNCのカメラ機能をIPカメラでも撮影可能にしようとしたところ、
Pythonの再学習(bCNC自体がPythonで書かれているため)
・Wifiデバイス(ESP8266ESP32)の利用
ということになり、今まで使っていたArduino IDEだけではなく、
ESP-IDF
PlatformIOAtom Editor
もやってみようかと。
要はパソコンやスマホのブラウザからもいろんなものを操作可能にしたいということなので、
・HTML
・Javascript
も同時に学習していかなければいけない。やらなければいけないことが一気に増えてしまったという感じです。

その結果、ある程度はESP8266を使って、
・エアコンのオンオフ(赤外線信号)
・温度と湿度の読み込み
・照明器具のオンオフ(あるいは、CNCマシンのメイン電源のオンオフ)
などをスマホのChrome上からも操作できるようになりました。

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <ESP8266mDNS.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <ArduinoOTA.h>

#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <DHT.h>
#include <DHT_U.h>

#define RelayPin 5
#define IRLedPin 15
#define DHTPin   2
#define LedPin   4

#define duty_high 8
#define duty_low 16
#define DHTTYPE DHT11

DHT_Unified dht(DHTPin, DHTTYPE);

uint32_t delayMS;
String temp;
String humid;

const char* ssid = "*****";
const char* password = "*****";

MDNSResponder mdns;
ESP8266WebServer server(5900);

String webPage = "";

unsigned long airOn[243] = {
 3400, 1400, 600, 250, 550, 250, 550, 1050, 550, 250, 550, 1050, 550, 250, 550, 250, 550, 250, 550, 1050, 550, 
 1050, 550, 250, 550, 300, 500, 250, 550, 1100, 500, 1100, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300,
 500, 300, 500, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350,
 450, 1150, 450, 1150, 450, 1150, 450, 1150, 450, 1150, 450, 1200, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 1200, 450, 350,
 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 400,
 400, 1200, 400, 400, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400,
 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 450, 350, 450, 350,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400,
 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 1150, 450, 350, 450, 1200, 400, 400, 400,
 400, 400, 1200, 400, 400, 400};
unsigned long airOff[99] = {
 3400, 1450, 550, 250, 550, 250, 500, 1100, 550, 250, 550, 1050, 550, 250, 550, 250, 550, 250, 550, 1050, 550,
 1050, 550, 300, 500, 250, 550, 300, 500, 1100, 500, 1100, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 350,
 450, 300, 500, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450};

void setup() {
  pinMode(IRLedPin, OUTPUT);
  pinMode(LedPin, OUTPUT);
  pinMode(RelayPin, OUTPUT);
  digitalWrite(LedPin, HIGH);
  digitalWrite(RelayPin, LOW);
  dht.begin();
  sensor_t sensor;
  dht.temperature().getSensor(&sensor);
  dht.humidity().getSensor(&sensor);
  temp_humid();
  webContents();
  
  Serial.begin(115200);
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  delay(1000);
  WiFi.begin(ssid, password);
  Serial.println("");
  while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) {
    Serial.println("Connection Failed! Rebooting...");
    delay(5000);
    ESP.restart();
  }
  WiFi.config(IPAddress(192,168,3,10),IPAddress(192,168,3,1),IPAddress(255,255,255,0));
  
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  
  if (mdns.begin("mirror", WiFi.localIP())) {
    Serial.println("MDNS responder started");
  }

  server.on("/", []() {
    temp_humid();
    webContents();
    server.send(200, "text/html", webPage);
  });
  server.on("/index.html", []() {
    temp_humid();
    webContents();
    server.send(200, "text/html", webPage);
  });
  server.on("/on", []() {
    server.send(200, "text/html", webPage);
    digitalWrite(LedPin, LOW);
    digitalWrite(RelayPin, HIGH);
    delay(1000);
  });
  server.on("/off", []() {
    server.send(200, "text/html", webPage);
    digitalWrite(LedPin, HIGH);
    digitalWrite(RelayPin, LOW);
    delay(1000);
  });
  server.on("/airon", []() {
    temp_humid();
    webContents();
    server.send(200, "text/html", webPage);
    air_on();
    delay(1000);
  });

  server.on("/airoff", []() {
    temp_humid();
    webContents();
    server.send(200, "text/html", webPage);
    air_off();
    delay(1000);
  });

  server.on("/temphumid", []() {
    webContents();
    server.send(200, "text/html", webPage);
    delay(1000);
  });

    ArduinoOTA.onStart([]() {
    Serial.println("Start");
  });
  ArduinoOTA.onEnd([]() {
    Serial.println("\nEnd");
  });
  ArduinoOTA.onProgress([](unsigned int progress, unsigned int total) {
    Serial.printf("Progress: %u%%\r", (progress / (total / 100)));
  });
  ArduinoOTA.onError([](ota_error_t error) {
    Serial.printf("Error[%u]: ", error);
    if (error == OTA_AUTH_ERROR) Serial.println("Auth Failed");
    else if (error == OTA_BEGIN_ERROR) Serial.println("Begin Failed");
    else if (error == OTA_CONNECT_ERROR) Serial.println("Connect Failed");
    else if (error == OTA_RECEIVE_ERROR) Serial.println("Receive Failed");
    else if (error == OTA_END_ERROR) Serial.println("End Failed");
  });
  ArduinoOTA.begin();  
  server.begin();
  Serial.println("HTTP server started");
  delayMS = sensor.min_delay / 1000;
}

void loop(void) {
  ArduinoOTA.handle();
  server.handleClient();
  yield();
}

void air_off() {
  int dataSize = sizeof(airOff) / sizeof(airOff[0]);
  for (int cnt = 0; cnt < dataSize; cnt++) {
    unsigned long len = airOff[cnt];
    unsigned long us = micros();
    while (us + len > micros()) {
      digitalWrite(IRLedPin, 1 - (cnt & 1));
      delayMicroseconds(duty_high);
      digitalWrite(IRLedPin, 0);
      delayMicroseconds(duty_low);
    }
  }
}

void air_on() {
  int dataSize = sizeof(airOn) / sizeof(airOn[0]);
  for (int cnt = 0; cnt < dataSize; cnt++) {
    unsigned long len = airOn[cnt];
    unsigned long us = micros();
    while (us + len > micros()) {
      digitalWrite(IRLedPin, 1 - (cnt & 1));
      delayMicroseconds(duty_high);
      digitalWrite(IRLedPin, 0);
      delayMicroseconds(duty_low);
    }
  }
}

void temp_humid() {
  delay(delayMS);
  sensors_event_t event;
  dht.temperature().getEvent(&event);
  if (isnan(event.temperature)) {
    temp = "Error reading!";
  } else {
    temp = String(event.temperature);
  }
  dht.humidity().getEvent(&event);
  if (isnan(event.relative_humidity)) {
    humid = "Error reading!";
  } else {
    humid = String(event.relative_humidity);
  }
}

void webContents() {
  webPage = "";
  webPage += "<html><header><title>WIFI SWITCH</title></header>";
  webPage += "<body style=\"text-align:center;font-size:48px\"><div>ESP8266 WEB SERVER</div><br/>";
  webPage += "<div><div>AC100V SWITCH:</div>";
  webPage += "<div><a href=\"on\"><button style=\"width:80%;font-size:60px\">AC100V:  ON</button></a></div><br/>";
  webPage += "<div><a href=\"off\"><button style=\"width:80%;font-size:60px\">AC100V: OFF</button></a></div><br/>";
  webPage += "<div>AIR-CON SWITCH:</div>";
  webPage += "<div><a href=\"airon\"><button style=\"width:80%;font-size:60px\">AIR-CON: ON</button></a></div><br/>";
  webPage += "<div><a href=\"airoff\"><button style=\"width:80%;font-size:60px\">AIR-CON: OFF</button></a></div>";
  webPage += "<div>Temperature: ";
  webPage += temp;
  webPage += " *C</div>";
  webPage += "<div>Humidity: ";
  webPage += humid;
  webPage += " %</div>";
  webPage += "</div></body></html>";
}


これは前回からの改良で、
・ESP8266
・赤外線LED(エアコン用)
・温度湿度センサー
・リレー(照明器具AC100V用)
を使っています。OTAのコードも含めたので、ワイヤレスでコードの書き換えが可能です。そのぶんコードも長く、メモリ消費量も多いプログラムとなりました。
基本的にはローカルネットワーク内でしか使えないのですが、
Wifi.config()を使えば固定IPアドレスにできるので、ルーターをポートフォワーディングしてみると、外部からもつながりました(スマホ4G通信で確認)。以下はブラウザ上の操作画面。


LANだけでなくWANからも操作できてよかったのですが、以前みつけたスマホアプリのBlynkでやってみたらどうなるかも試してみました。このアプリ見つけたのはいいのですが、しばらく使っていませんでした。どのくらい便利なのか?


以前、ざっと説明を見た限りでは、アプリ上でボタンやスイッチ部品を配置して、余計なコードは書かずにプログラムをアップロード(ワイヤレスでスマホから?)という感じでしたが、
実際手順に沿ってやってみると:
・スマホアプリをインストール+メールアドレスを登録
・New Project作成(使うハードウェアを指定:ESP8266など)
・セキュリティコードがメールへ届く
・Arduino IDEにBlynkライブラリをアップロードする
・Arduino IDEでセキュリティコードとWifiのIPアドレス+パスワードを専用プログラムに追記する
・専用プログラムをパソコンからUSB経由でESP8266へアップロード
・再度スマホアプリに戻り、好きなピンを割り当てながらボタンやスイッチを配置
・LANだけでなくWANからも操作可能
という感じです。


FirmataのようなBlynkファームウェア:
いちいちArduino IDEでプログラムを書かなくても済むというのが予想外に便利でした。最初は、スマホでボタンやスイッチへピンを割り当てて、それにあわせたプログラムをArduino IDEのほうでも書かなければいけないのかと思っていましたが、そうではなく、Blynkの専用プログラムがFirmataのようなファームウェアとして機能しているため、後からでも自由自在にBlynkアプリでESP8266のピンの機能割り当てができるという感じです。デジタル入力にするかデジタル出力にするか、それともPWM出力にするかなど、いちいちESP8266にプログラムをアップロードしなくても、その場で自由に変えられるということです。
ESP8266の場合は、
スケッチ例>Blynk>Boards_WiFi>ESP8266_Standalone
を選択し、
このプログラム内の、
YourAuthToken:メールで送られてきたセキュリティコード
YourNetworkName:自宅Wifiネットワーク名
YourPassword:自宅Wifiのパスワード
を書き込むだけでOKです。すべてのピンへの機能割り当てはBlynkのほうでしてくれるので、他のプログラムを書き込む必要はありません。
最初に送られてくるセキュリティコードはブロジェクトごとに使えるので、ボタンの配置や機能の割り当てを変えてもずっと使えます。

ということで、先ほどのプログラムをBlynkに適用させてみようかと。
しかし、赤外線信号の部分はBlynkではできなさそうなので、Blynkの応用的な機能であるVirtual Pinというものを使ってみました。このVirtual Pinは、実際のESP8266上のピンとは無関係で、Blynk上で使える変数やトリガーのようなものです。今回の赤外線信号の場合であれば、ボタンがオンで1、オフで0という値を割り当てておいて、Virtual Pinが1ならエアコンをオンにする赤外線信号を発する、0ならオフの信号を発するという感じにしておきます。そんな感じで、一度Virtual Pinを介して動作するプログラムにしてみました。

#define BLYNK_PRINT Serial
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <BlynkSimpleEsp8266.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <DHT.h>
#include <DHT_U.h>

#define IRPin  4
#define DHTPin  2
#define duty_high 8
#define duty_low 16
#define DHTTYPE DHT11
DHT_Unified dht(DHTPin, DHTTYPE);
int temp;
int humid;

char auth[] = "*****";
char ssid[] = "*****";
char pass[] = "*****";

unsigned long data_on[243] = {
 3400, 1400, 600, 250, 550, 250, 550, 1050, 550, 250, 550, 1050, 550, 250, 550, 250, 550, 250, 550, 1050, 550,
 1050, 550, 250, 550, 300, 500, 250, 550, 1100, 500, 1100, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300,
 500, 300, 500, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350,
 450, 1150, 450, 1150, 450, 1150, 450, 1150, 450, 1150, 450, 1200, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 1200, 450, 350,
 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 400,
 400, 1200, 400, 400, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400,
 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 450, 350, 450, 350,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400,
 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 1150, 450, 350, 450, 1200, 400, 400, 400,
 400, 400, 1200, 400, 400, 400};
unsigned long data_off[99] = {
 3400, 1450, 550, 250, 550, 250, 500, 1100, 550, 250, 550, 1050, 550, 250, 550, 250, 550, 250, 550, 1050, 550,
 1050, 550, 300, 500, 250, 550, 300, 500, 1100, 500, 1100, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 300, 500, 350,
 450, 300, 500, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 400, 450, 350, 450, 1150, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 1150,
 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450, 350, 450};

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  Blynk.begin(auth, ssid, pass);
  pinMode(IRPin, OUTPUT);
  dht.begin();
  sensor_t sensor;
  dht.temperature().getSensor(&sensor);
  dht.humidity().getSensor(&sensor);
  dht.humidity().getSensor(&sensor);
}

BLYNK_WRITE(V0){
  int value = param.asInt();
  if (value) {
    air_on();
  } else {
    air_off();
  }
}

BLYNK_READ(V1){
  temp_humid();
  Blynk.virtualWrite(V1, String(temp)+" °C");
  Blynk.virtualWrite(V2, String(humid)+" %");
  Blynk.virtualWrite(V3, temp);
}

void air_on() {
  int dataSize = sizeof(data_on) / sizeof(data_on[0]);
  for (int cnt = 0; cnt < dataSize; cnt++) {
    unsigned long len = data_on[cnt];
    unsigned long us = micros();
    while (us + len > micros()) {
      digitalWrite(IRPin, 1 - (cnt & 1));
      delayMicroseconds(duty_high);
      digitalWrite(IRPin, 0);
      delayMicroseconds(duty_low);
    }
  }
}

void air_off() {
  int dataSize = sizeof(data_off) / sizeof(data_off[0]);
  for (int cnt = 0; cnt < dataSize; cnt++) {
    unsigned long len = data_off[cnt];
    unsigned long us = micros();
    while (us + len > micros()){
      digitalWrite(IRPin, 1 - (cnt & 1));
      delayMicroseconds(duty_high);
      digitalWrite(IRPin, 0);
      delayMicroseconds(duty_low);
    }
  }
}

void temp_humid(){
  sensors_event_t event;  
  dht.temperature().getEvent(&event);
  if (isnan(event.temperature)) {
    temp=0;
  }else {
    temp=int(event.temperature);
  }
  dht.humidity().getEvent(&event);
  if (isnan(event.relative_humidity)) {
    humid=0;
  }else {
    humid=int(event.relative_humidity);
  }
}

void loop(){
  Blynk.run();
}
こんな感じで、BLYNK_WRITE(V0)内に条件分岐をつくって赤外線信号のオンオフ操作をしています。BLYNK_READ(V1)でも、温度センサから読み取った値をBlynkアプリへ渡すようにしています。

スマホアプリのほうでは、こんな感じのボタン配置にしました。
一番上の黄色いスイッチが照明用、その下の白いスイッチがエアコン用、その下に温度と湿度表示、さらに温度のグラフもあります。一応4G通信で外部からアクセスも可能でした。
しかし、温度グラフに関しては、一旦このアプリを消してしまうとそれまでの記録も消えてしまってダメでした。もしかしたら配列を使って過去の記録を覚えさせていけないのかもしれません。このグラフ機能以外にもヒストリーグラフというウィジットがあって、それならいいのかもしれませんが、実はこのアプリ、各ウィジットにはポイント(コスト)があり、例えばボタン一個で200エナジー、グラフが400エナジーであり、合計の上限が決まっています。

ヒストリーグラフは何と900エナジーもします(赤い数値)。この段階で、ボタン2個なので400エナジー、温度と湿度数値表示で400エナジー、そしてグラフで400エナジー、このプロジェクトだけで合計1200エナジー消費しています。もう一つ別のプロジェクトもあって、そっちで500エナジー消費しているので、すべてのプロジェクトを合わせて1700エナジー使っていることになります。残り200エナジーしかありません(画面上部)。
そして、このエナジー量を増やすには課金が必要ということでした。すっかりオープンソースで無料なのかと思っていたら、なるほど、よくある一部有料というアプリでした。

ということで、温度グラフのかわりに消費エナジー500のビデオストリーミングも試してみました。
以前使ったIP WebCamというアプリでタブレットのカメラから配信させてみました。
LAN通信ですが、ちゃんと映ります。これはビデオなのでESP8266とは無関係。このビデオストリーミングの場合、カメラのIPアドレスの欄にhttp://192.168.3.2:8080/videoを入れると大丈夫でした。温度グラフよりも、こっちのほうがよさげ。
ただし、Blynkのサイトにも書いてありますが、Blynkサーバはストリーミングサーバを提供していないためWANからは見れないということです。その場合は他のサービスを使えと書いてあります。

とはいったものの、Blynkで当初予定していた内容はほぼできてしまいました。しかも設定なども簡単です。自前でHTMLやJavascriptまで書いてESP8266をサーバにしてもいいのですが、たしかに面倒。当然自分の思い描いているような内容にすることはできますが、Blynkだとあっというまにできてしまったので、これはこれでいいのかもしれません。この手のサービスはWANからもアクセス可能という部分が便利かもしれません。自宅のルーターをポートフォワーディングさせれば済むことですが、セキュリティなどのことも考えると面倒なので、外部サーバーを利用できるのであれば、それに越したことはありません。

次のステップとしては、ESP8266かESP32にカメラモジュールを接続して小型のIPカメラをつくろうと思っていますが、なかなか思うように進みません。その小型IPカメラをCNCマシンに搭載し、bCNCのカメラ機能をIP化するところまで行くというのがとりあえずの目標です。
ただ、そのついでにその他の照明や電源などもIP化しようとしているので、いろいろやることが増えているという現状です。あわよくば、スマホ上のボタン操作ではなく、音声入力で照明をオンにできないかとも考えていて、Python、HTML5、Javascript、場合によってはPHPなども同時進行という感じです。さらには、それらの開発環境となるAtom EditorやPlatformIOの使い方も学習中です。

2017年3月22日水曜日

IoTその3:ESP-WROOM-32/Arduino IDEとESP-IDF

先日、秋月でESP32(WROOM-32)を購入しました(1480円)。
ESP32はWifiとBluetoothが内蔵されており、しかもArduinoよりもメモリが多くクロック数も高いにもかかわらず、この小型なサイズと値段というのは驚きです。


ただのモジュールだけなら700円で、


aitendoに売っている専用のピッチ変換基板(295円)や、


さらにもっとシンプルな基板(150円)にとりつければ、1000円以下でWifiもBluetoothも使えるということになります。この場合、USBシリアル接続はついていませんが、一度OTA(無線でアップロード)を書き込んでしまえばUSB端子も不要なので、このほうがシンプルでいいかもしれません。

ちなみにAliExpressだとESP32は少し安いくらいです。
AliExpress.com Product - ESP32 ESP-32S Development Board WiFi+Bluetooth Ultra-Low Power Consumption Dual Cores ESP-32 ESP-32S Board New Arrival
1281円(送料無料)。
秋月のと同じものなのか、一応技適マークがついています。


Arduino IDEで試してみる:
まずは、ESP32用のライブラリをこちらのサイトからインストール。ターミナルで入力ですが、書いてある数行のコマンドをまとめてコピペして実行すれば一気に終わります。

USBシリアル変換ドライバのインストール:
さらに、この秋月のボードの場合はCP2012というUSBシリアル変換チップが搭載されているので、このドライバもこちらのサイトからダウンロード&インストールします。

Arduino IDEでアップロード:
ESP32をUSB接続し、とりあえずBlinkをアップロードしてみることにしました。
設定はこんな感じ(そのまま)。
ESP32ボードの角にGNDがあり、そのとなりに23番ピンがあるので、その二つにLEDを差し込んでみました。そのため、以下のBlinkのコードでは23番ピンをデジタル出力に設定してます。
アップロードスピードが921600もあるせいか、あっというま。


とくに問題なし。リセットボタンなど押してからアップロードかと思いましたが、何も押さなくてもアップロードできました(もしかしたら、開発用ボードだからでしょうか?)。
こんなに便利で安いと、もうArduinoボードを買わなくなりそうです。
ちなみに、この秋月のESP32ボードだと、通常のブレッドボードに差し込むと片側に1列しか余白ができません。サンハヤトのニューブレッドボードであれば一列ずつ幅広(通常5列なのが6列になっている)なので大丈夫ですが、意外に高い。


あるいは、

AliExpress.com Product - Free shipping ESP32-T Shield ESP32-Bit Development Board Compatible For ESP-32S Bluetooth WiFi Module ESP32S Wireless Board788円(送料無料)。このボードに搭載するなら、1列分幅が狭いので、通常のブレッドボードでも両脇1列ずつ余裕ができます。これは、aitendoでも売ってますが(680円)、現在品切れ。

ESP-IDF:さらにESP32について調べてみると、どうやらEspressif公式のESP-IDFという開発フレームワークもあるようです。より細かな設定などは、ESP-IDFのほうがいいかもしれないので、そちらも試してみることにしました。

ESP-IDFのインストール:
このサイトにインストール方法がのっています。基本的にターミナルで入力ですが、手順に沿ってやっていけば大丈夫だと思います。

唯一、パスを通すところが面倒かもしれません。

export PATH=$PATH:$HOME/esp/xtensa-esp32-elf/bin
この部分ですが、これを不可視ファイルの.profileに記入。.profileは/Users/username/.profileにあるはずです。不可視ファイルなので、今回はFunterを使って可視化してエディタで上記パスを直接書き込みました(vimやemacsをつかえばいいのかもしれませんが、慣れていないので)。Macなら$HOME(Linuxぽい)は/Users/usernameと同じなので、このままでも大丈夫そうです。
パスを記入する不可視ファイルは.bashrcや.bach_profileなどありますが、今回は.profileに書き込みました。
ただ、書き込んだだけではまだパスが通っていないらしく、

source ~/.profile
をターミナルで入力する必要があるようです。
さらに、パスが通ったか確認するには、

echo $PATH
を入力します。そうすると、先ほど追加したパスが出てきます。他のパスも書き込んである場合、複数でてきます。これでパスに関しては大丈夫かと。

あとは、サンプルとなるmyappをgit clone(ダウンロード)して、書き込むという手順ですが、myappがあるディレクトリへ移動し、
cd ~/esp/myapp
などと入力し、あるいはmyappがなくて、examplesのhello_worldで試すなら、
cd ~/esp/esp-idf/examples/get-started/hello_world
へ移動し、

make menuconfig
この↑コマンドを入力すると、青い画面がでてきて、ESP32ボードのシリアルポートを設定します。
矢印キーで移動しながら、リターンキーで決定しつつ、先ほどのArduino IDEでも選んだシリアルポートを以下の欄に書き込みます。


以下の画面で<Save>を選択してリターンキー。

あとは<Exit>で画面から抜け出て、またターミナルの通常の画面に戻ります。
シリアルポートを見つけるにはMacの場合なら、
ls /dev/tty.*
この↑コマンドで出てくるはずです。これででてこなければ、ドライバがインストールされていないか、それともUSB接続してないかということです。
そして、最後に
make flash
このコマンドで書き込みということになります。


/Users/username/esp/myapp/main/main.cがプログラムです。
これをエディタなどで開いて書き直し、
/Users/username/esp/myappのディレクトリへ移動して
make flashを入力すれば、いいというわけです。

とくに複雑なプログラムじゃないかぎりは、Arduino IDEで十分だと思います。Arduino IDEのほうが他のセンサーなどのライブラリも使えるので。
しかし、ESP-IDFにしかないようなサンプルの場合はこちらを使ったほうがいいかもしれません。例えば、ESP32-camera-demoなどのサンプルは個人的に興味あるので、これはESP-IDFを使おうかなという感じです。

PlatformIO:
その後、開発環境について調べてみると、PlatformIOを使うと便利ということがわかり、早速インストールしました。

いろいろとやることが増えて面倒かと思いましたが、PlatformIOはAtomというエディタの上で動くIDEで、使ってみるとかなり便利そうでした。
Arduino以外にもいろんなボードに対応しており、サンプルなどのインポート、シリアルモニタ、ターミナル、ボードへのアップロードが全てひとつでできます。さらに、プラグインでHTMLの表示もできます。
Arduino IDEも以前に比べるとボードの種類も増え、ボードごとに設定などを変えてアップロードするように複雑になってきたので、それほど面倒さはかわらないかもしれません。この際、PlatformIOに変えて使ったほうがよさそうです。
たとえばArduino Unoのプログラムの際、書いているのはC++ファイルなのですが、#include "Arduino.h"があるためか、内容はArduinoで使っているコマンドと同じで、構造もvoid setup()とvoid loop()という感じです。PlatformIOに変えると、途端に全てがC言語っぽくなるのかと思ったら、そうでもありませんでした。いままでと変わらないので、すぐに使えると思います。

一度Arduino UnoやESP8266あるいはESP32にアップロードしてみるところまでやってみれば、使い方はだいたいわかるので、思ったより手間が増えるというわけでもなかったです(Arduino IDEの簡単さとあまりかわりませんでした)。これからは、たぶんPlatformIOを使っていこうと思います。
ハードウェア/ソフトウェアの種類、プログラミング言語の種類などがいろいろ増えて、どれからやればいいかという感じですが、PlatformIOはそれらをまとめてくれるような感じかもしれません。おかげで手段や方法で悩むより、最終的にやりたいことに集中できそうです。


ちなみに、ESP8266でCNCマシンを動かしている例もあるようです。

ESP32ならピンの数も多いし、さらにメモリやクロック数も上で、WifiだけでなくBluetoothもあるので、もしGrblが移植できるのであればワイヤレスそしてIP化がすぐ可能というわけです。たった切手サイズの1000円以下のマイコンでここまでできるというのは、すごい時代になったと思います。近いうちに全ての電化製品にIPアドレスが割り振られてしまうのでしょうね。

関連:
ESP32:Webサーバから外部ファイルを読み込み

2017年3月16日木曜日

IoTその2:ESP8266(Wifi赤外線リモコン:仮)

以前IoTについて投稿しましたが、その時にAliExpressで注文したESP8266を触ってみることにしました。届くまで数週間かかるのですが、その時間差がある分、他のことに興味が湧いていたりするので、届いてもすぐに開封しないで放置しておくことがよくあります。
Arduino関係はCNC以外にしばらくやっていなかったので、今更ESP8266なのですが、そのおかげでネットで調べるとたくさんサンプルがあるので、すぐにできそうです。

575円(送料無料)。ESP-WROOM-02、直接USB接続できるタイプのものです。この画像でもかすかに見えますが、一応技適マークがついていました。

とりあえず、これでやりたいことは、学習型赤外線リモコンにしてエアコンのオンオフをスマホやMacBookのブラウザからすること。それだけだと勿体無いので、温度センサーやリレーによるAC100V電源のオンオフ(照明器具用)。どちらかというと趣味や興味というよりも、実用的な意味でこういったデバイスが必要なので、これもまた自作しようかと。
できれば、もう一つ作って、CNCマシンの電源(AC100V)もブラウザ経由でオンオフすることで、bCNCのPendant機能やBluetoothによる制御も含め、全てワイヤレス化しようかと思っています。

以前、BroadLinkの以下のWifi赤外線リモコンも使えるかなと思いましたが、

AliExpress.com Product - 2016 Broadlink RM Mini3 Black Bean Smart Home Universal Intelligent WiFi/IR/4G Wireless Remote Controller By Smart Phone1461円(送料無料)この中国製RM mini3は、日本では使えないかもしれないとネットに載っていました。というのも、アマゾンで売っている日本版の以下の、


eRemote miniに置き換えられたようで、MACアドレスの識別によって専用アプリからは操作できなくなるようです。しかし、中国版は安いのに、日本版はかなり高い。ちなみにこれはリモコンだけで温度センサーはついていないようです。
いずれにしても、このようなWifiリモコンであれば、ESP8266と赤外線LEDがあれば1000円以下ですぐにつくることができる他、温度センサーやその他の機能も追加できます。
RM mini 3やeRemote miniは、Marvel88MC200というかなり高性能なCortex M3プロセッサと88W8801というMarvel Wifiチップが使われており(ここに書いてありました)、ESP8266やArduinoで改造もしにくい感じです。GitにもPythonMQTTで操作する方法など載っていましたが、そこまでやる必要もないかと。
ということで、RM mini3は見送って、ESP8266を使って代替品をつくった方がいいという結論になりました。

赤外線リモコンパーツ:
以前にもArduinoで赤外線を使ったことがあったので、赤外線LED赤外線受信モジュールが残っていました。
以前、秋月で買ったパーツ。安い。右の黒いのが赤外線受信モジュール(数十円)。
これらのパーツとESP8266をつなげばWifiリモコンができるはず。さらに温度センサーやリレーを追加してもESP8266も含め1000円以下。

IRremoteライブラリ:
ネットを調べるとArduinoのIRremoteライブラリを使っている人が多そうだったので使って見ました。FUJITSUのエアコンなのですが、簡単に読み込むことができました。各メーカーごとのデータもこのライブラリ内に揃っているようなので、大体は認識してくれるようです。
あとは、このデータを使って実際にエアコンがオンオフできるか試して見ると、あっさり動きました。
そのまま赤外線受信モジュールで読み込ませたRAWデータを再生させる方法もあったので、これで複数のボタンを覚えさせれば、どんなリモコンであっても簡単に操作できそうです。
しかし、よく調べて見ると、赤外線LEDを取り付けるピンの指定があるようです。要はAVRのタイマーに対応したピンでなければならないようです。基本的にはPWMピンの3番ピンや9番ピンを使えという感じです。
通常のデジタル出力のピン(例えば8番ピンなど)でdelayMicroseconds()でパルス生成してもできるのかもしれませんが、もしかすると安定しないのかもしれません。

38kHz:
赤外線リモコンは、パルスのオンオフで信号を送っているのですが、38kHzでさらに細かいパルス(キャリア)を使わなければいけないようです。前もやったことがあったので、何となく思い出してきました。確かこの38kHzの細かいパルス生成の精度やタイミングが難しかったような。
IRremoteライブラリは、この細かいキャリア周波数を精度よくArduinoで実現している代わりに、ピンに制約があるという感じです。
周期が26.3usで、さらに1/3のデューティ比なので、HIGHの時間はたった8.7usとなるようです。ArduinoのdelayMicroseconds()は3usが限界のようで、おそらく8.7usも処理の仕方や割り込みによってはずれてしまいそうです。Arduino Unoの解像度の限界に近い処理なので、C言語で書いた方が良さそうです。
以前、TVの信号をArduinoでつくった時も、そんな感じでタイミングがずれてしまって、画面が歪んでしまったことがありました。


自前でパルス生成:
ライブラリを使えば簡単でしかも安定した周期を実現できそうですが、動けばいいという程度の精度で十分なので、一度delayMicroseconds()を使って自前でやってみることにしました。どのピンでも使えた方が便利なので。
ネットで調べると、ライブラリを使わずに自前でこの周期をつくっている例もあったので、それらを参考に(特にこれ)、Arduino Unoで試してみることに。

digitalWrite(pin,HIGH);
delayMicroseconds(9);
digitalWrite(pin,LOW);
delayMicroseconds(17);

26.3usの1周期は、タイミングのずれを考えなければ数値的にはこんな感じでいいのですが、これだと全くエアコンは反応しませんでした。おそらくArduino Unoの内部処理でずれまくっているのでしょう。もう少し調べて見ると、デューティ比は1/3ではなくても大丈夫そうなので、おそらくこの1周期内にあるHIGHとLOWの経過時間の合計の26.3usを重視した方が良さそう。
Arduino Unoは16MHzなので、1クロックが1,000,000us(1sec)/16,000,000=1/16us(0.0625us)。ただ、必ずしも1クロックで全てを処理してくれるわけではないので、記述の仕方ではかなりロスが出るはず。確かdelayMicroseconds()よりも、C言語の_delay_us()を使った方が速かったような。for文など多用するとかなりロスがあったような記憶があります。しかし参考にしたこの方のサンプルでは単純にdelayMicroseconds()を使っており、

digitalWrite(pin,HIGH);
delayMicroseconds(8);
digitalWrite(pin,LOW);
delayMicroseconds(7);  //UNO:7us, ESP8266:16us

合計で理論上26.3usのところ、8+7=15usですが、このタイミングでやって見るとエアコンが反応しました。ロスが11usくらいあるという感じですが、これで機能するのでこのまま行くことに。C言語やアセンブラ言語で動かした方が確実かもしれませんが、ここはあえて平易なArduino言語で簡単に済ませられるのあれば、それに越したことはないという感じです。業務用ではないので、精度よりも簡単さで。
どうやらESP8266の方がクロック数はArduino Unoよりも上なので、遅いArduino Unoで動くのなら大丈夫なはずです。
追記:
その後ESP8266で試したところ、Arduino UnoではdelayMicroseconds(7)の部分が、デューティ比約1/3のdelayMicroseconds(16)でも動きました。ESP8266のクロック数は80MHzなので、Arduino Unoのようなタイミングのズレは考慮しなくても大丈夫そうです。


送信用プログラム:
ということで、以下が送信用の試験用コードです。まだArduino Unoで試している段階なのでESP8266用のコードではありません。
数値の羅列がエアコンのオンとオフの信号(単位us)です。この信号は、次にある受信用プログラムで読み込んだ値です。この信号データを元に、赤外線LEDがパルスをエアコンに送りオンとオフをします。例えば、data_on[243]の方であれば、配列の最初の3456がHIGHを3456us、そしてLOWに切り替えて1412us、またHIGHで580usという感じで、配列の偶数番目(最初は0番目からスタート)がHIGHで、奇数番目がLOWという繰り返しになります。
Arduinoのシリアルモニタ上で、"a"を送信でオン、"b"を送信でオフ。ちなみにFUJITSUのエアコンです。なぜかオンの信号の方が多い。PWM用のピンではなく、8番ピンでHIGH/LOWを単純に切り替えつつdelayMicroseconds()を使っています。

#define send_pin 8
#define duty_high 7
#define duty_low 7  //UNOの場合は7, ESP8266の場合は16

unsigned int data_on[243] = {
  3456,1412,580,216,580,212,572,1036,564,236,556,1044,552,244,544,252,536,256,532,1072,
  524,1080,512,284,512,280,504,292,504,1108,500,1108,492,296,500,296,500,292,500,292,
  504,292,500,296,500,296,496,296,500,296,500,296,500,296,496,300,504,288,500,1108,
  496,324,476,316,476,320,472,320,476,324,476,316,476,320,476,1132,476,316,476,316,
  476,320,476,324,476,320,464,1136,456,1148,452,1156,448,1160,448,1156,448,1156,448,348,
  448,348,444,348,444,1160,440,352,444,352,444,348,448,352,444,352,444,348,444,360,
  436,356,444,1156,444,1160,444,356,444,348,444,1160,448,348,440,356,444,348,440,352,
  444,352,444,352,444,1164,444,348,444,352,444,1160,444,352,444,352,444,352,444,352,
  440,352,444,352,444,352,444,352,440,348,444,352,440,348,440,356,440,352,444,352,
  444,348,444,356,444,348,444,352,444,352,440,348,444,352,440,356,440,356,440,356,
  440,352,440,376,412,360,436,380,416,356,436,356,440,356,436,364,432,376,416,380,
  416,376,412,380,412,384,412,1196,412,1192,408,380,408,1192,412,384,412,380,412,1196,
  412,388,412};

unsigned int data_off[99] = {
  3492,1400,604,192,596,196,588,1020,580,220,576,1024,572,224,564,232,556,236,552,1052,
  552,1056,552,244,548,244,544,252,540,1064,536,1072,532,264,528,268,524,268,524,268,
  524,268,528,268,528,268,528,268,524,268,524,272,524,272,524,296,500,288,500,1088,
  520,296,496,292,500,300,496,296,500,300,496,292,496,296,500,1112,496,296,496,296,
  496,300,496,296,500,1104,500,296,500,296,496,300,496,300,492,304,492,304,488};
  
void setup() {
  pinMode(send_pin, OUTPUT);
  Serial.begin(57600);
}

void loop() {
  if(Serial.available()>0){
    int val=Serial.read();
    if(val=='a'){
      ir_send(data_on,243);
      Serial.println("on");
    }else if(val=='b'){
      ir_send(data_off,99);
      Serial.println("off");   
    }
  }
}

void ir_send(unsigned int data[], int d){
  for (int i = 0; i < d; i++) {
    unsigned long duration = data[i];
    unsigned long start_time = micros();
    while (start_time + duration > micros()){
      digitalWrite(send_pin, 1-(i&1));
      delayMicroseconds(duty_high);
      digitalWrite(send_pin, 0);
      delayMicroseconds(duty_low);
    }
  }
}

C言語(あるいはArduino言語)の場合、配列の長さを取得するには、Javaなどのarray.lengthのようなコマンドはなく、sizeof(array)を使わなければいけないのを始めて知りました(それと動的に配列の長さを変えられないということも)。しかも、sizeof()がメモリのバイト数なので、intの場合sizeof(array)/sizeof(array[0])というように書かないといけないらしく、配列の長さの変数をir_send()関数に入れると、なぜか処理が滞ってしまうので、データの配列data[]とその配列の長さdをir_send(unsigned int data[], int d)という形で直接渡すことにしています。元々はオンとオフの二つ別々の関数をつくっていたのですが、その後ボタンも追加されて信号用配列データも増えるかもしれないので、ir_send()という関数にしてしまいました。そのせいで、また少し悩んでしまったということです。元々、電子回路の制御用プログラムでは、複雑なコードを書かないので、また勉強になったという感じです。
digitalWrite(send_pin,1-(i&1))のHIGH/LOW切り替えの部分は、&でビットマスクすることで奇数か偶数かを分けつつ反転させていますが、digitalWrite(send_pin,!(i%2))でもいいと思います。ただ、そうすると微妙に処理速度が変わってしまうかもしれないので、参考にしたコードのままにしてあります。


受信用プログラム:
読み取りの方はIRremoteでやってもいいのですが、一応こちらもライブラリは使わず。このプログラムで得たエアコンのオンとオフの信号が、上記送信プログラムに使われています。
送信用のデータでは、配列の一個目(配列における0番目)はHIGHですが、受信モジュールで読み込む際には、HIGHとLOWが反転しています。つまり受信用データ配列の0番目はLOWを検出します。

#define read_pin 8
#define led_pin 13
#define data_size 256
unsigned long ir_data[data_size]={};
boolean state;
unsigned int count;
boolean ready_data;

void setup() {
  Serial.begin(57600);
  pinMode(read_pin,INPUT);
  pinMode(13,OUTPUT);
  state=HIGH;//first:HIGH, then:LOW(pulse starts)
  count=0;
  ready_data=false;
}

void loop() {
  if(Serial.available()>0){
    unsigned long start_time=micros();
    while(state==digitalRead(read_pin)){
       ready_data=true;  
    }
    if(ready_data==true){
      if(micros()-start_time<100000){//count over
          output_data();     
        }
      }else{//time over
        state=!state;
        Serial.println("TIME OVER");
        output_data();
      }
      ready_data=false;
    }
  }else{
    digitalWrite(13,HIGH);
    delay(100);
    digitalWrite(13,LOW);
    delay(100);
  }
}

void output_data(){
  Serial.println("ir_data:");
  for(int i=0;i<data_size;i++){
    if(ir_data[i]==0){
      Serial.println("");
      Serial.print("TOTAL:");
      Serial.println(i);
      break;
    }else{
      Serial.print(ir_data[i]);
      if(i%20==19){
        Serial.println(",");
      }else{
        if(i<data_size-1 && ir_data[i+1]!=0){
          Serial.print(",");
        }   
      }
    }
  }
  Serial.println("END");
  Serial.println("");
  for(int i=0; i<data_size; i++){
    ir_data[i]=0;
  }
  count=0;
  Serial.read();//read 3 bytes
  Serial.read();
  Serial.read();  
}

受信用プログラムで得た送信用データは、もっと正確に計測してくれるだろうIRremoteライブラリで得たデータと比較してみましたが、それほど大きなずれもなく使えるので、そのままこのプログラムを使ってデータを読み取りました。

光量不足:
一応、これら二つのプログラムでエアコンを動かすことができましたが、パルスのせいか赤外線LEDの出力が全開ではないため、2mくらいまで近づけないと反応しない時がありました。それもあってLED用の抵抗は外してしまったのですが、もう一つLEDを増やすか電力アップしないといけないかもしれません。データの読み取り精度の誤差によって反応しにくくなっていることも多少考えられます。ノイズ対策は一切行っていないのでコンデンサーを入れるだけでも少しはましになるかもしれません。


制御用ブラウザ画面:
これら赤外線受信/送信用プログラムを元にESP8266用にブラウザで制御可能なプログラムを書いてみました。まだ赤外線でエアコンをオンオフするだけで、AC100V電源のオンオフはリレーをつけていませんが、以下のような感じ。

これもネットにあったサンプルに必要な部分を追加しただけ。
温度計測はこれから追加する予定です。
以下が、ESP8266のプログラム。14、15行目のssidとpasswordに使っているWifi名とパスワードを入れて、ESP8266にArduino IDEからアップロードし、シリアルモニタを開くとIPアドレスが出てきます。あとはブラウザでそのIPアドレスにアクセスすれば、上の画面が現れるはずです。
ブラウザ上に表示させるHTMLはwebPageという変数に入れてあります。HTML内の「\"」は、「"」のことです。そのまま「"」で送るとArduinoのプログラム上で使われる「"」なのか、それとも送られる文字列としての「"」なのか判別できなくなるために、「\"」を使わなければいけません。

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <ESP8266mDNS.h>

#define gpio13Led 13
#define gpio12Relay 12
#define sendPin 14
#define duty_high 8
#define duty_low 7 //UNO:7us, ESP8266:16us


MDNSResponder mdns;

const char* ssid = "*****";
const char* password = "*****";

ESP8266WebServer server(80);

String webPage = "";

unsigned int airOn[243] = {
  3456,1412,580,216,580,212,572,1036,564,236,556,1044,552,244,544,252,536,256,532,1072,
  524,1080,512,284,512,280,504,292,504,1108,500,1108,492,296,500,296,500,292,500,292,
  504,292,500,296,500,296,496,296,500,296,500,296,500,296,496,300,504,288,500,1108,
  496,324,476,316,476,320,472,320,476,324,476,316,476,320,476,1132,476,316,476,316,
  476,320,476,324,476,320,464,1136,456,1148,452,1156,448,1160,448,1156,448,1156,448,348,
  448,348,444,348,444,1160,440,352,444,352,444,348,448,352,444,352,444,348,444,360,
  436,356,444,1156,444,1160,444,356,444,348,444,1160,448,348,440,356,444,348,440,352,
  444,352,444,352,444,1164,444,348,444,352,444,1160,444,352,444,352,444,352,444,352,
  440,352,444,352,444,352,444,352,440,348,444,352,440,348,440,356,440,352,444,352,
  444,348,444,356,444,348,444,352,444,352,440,348,444,352,440,356,440,356,440,356,
  440,352,440,376,412,360,436,380,416,356,436,356,440,356,436,364,432,376,416,380,
  416,376,412,380,412,384,412,1196,412,1192,408,380,408,1192,412,384,412,380,412,1196,
  412,388,412};
  
unsigned int airOff[99] = {
  3492,1400,604,192,596,196,588,1020,580,220,576,1024,572,224,564,232,556,236,552,1052,
  552,1056,552,244,548,244,544,252,540,1064,536,1072,532,264,528,268,524,268,524,268,
  524,268,528,268,528,268,528,268,524,268,524,272,524,272,524,296,500,288,500,1088,
  520,296,496,292,500,300,496,296,500,300,496,292,496,296,500,1112,496,296,496,296,
  496,300,496,296,500,1104,500,296,500,296,496,300,496,300,492,304,492,304,488};

void setup(void) {
  webPage += "<html><header><title>WIFI SWITCH</title></header>";
  webPage += "<body style=\"text-align:center;font-size:20px\"><div><font size=\"2\">WIFI SWITCH</font></div><br/>";
  webPage += "<div style=\"font-size:24px\"><div>AC100V SWITCH:</div>";
  webPage += "<div><a href=\"on\"><button style=\"width:80%;font-size:20px\">POWER  ON</button></a></div><br/>";
  webPage += "<div><a href=\"off\"><button style=\"width:80%;font-size:20px\">POWER OFF</button></a></div><br/>";
  webPage += "<div>AIR-CON SWITCH:</div>";
  webPage += "<div><a href=\"airon\"><button style=\"width:80%;font-size:20px\">AIR-CON ON</button></a></div><br/>";
  webPage += "<div><a href=\"airoff\"><button style=\"width:80%;font-size:20px\">AIR-CON OFF</button></a></div>";
  webPage += "</div></body></html>";
  
  pinMode(sendPin, OUTPUT);
  pinMode(gpio13Led, OUTPUT);
  digitalWrite(gpio13Led, HIGH);
  pinMode(gpio12Relay, OUTPUT);
  digitalWrite(gpio12Relay, HIGH);

  Serial.begin(115200);
  delay(500);
  WiFi.begin(ssid, password);
  Serial.println("");

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.print("Connected to ");
  Serial.println(ssid);
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  if (mdns.begin("esp8266", WiFi.localIP())) {
    Serial.println("MDNS responder started");
  }

  server.on("/", []() {
    server.send(200, "text/html", webPage);
  });
  server.on("/on", []() {
    server.send(200, "text/html", webPage);
    digitalWrite(gpio13Led, LOW);
    digitalWrite(gpio12Relay, HIGH);
    delay(1000);
  });
  server.on("/off", []() {
    server.send(200, "text/html", webPage);
    digitalWrite(gpio13Led, HIGH);
    digitalWrite(gpio12Relay, LOW);
    delay(1000);
  });
  server.on("/airon", []() {
    server.send(200, "text/html", webPage);
    air_on();
    delay(1000);
  });

  server.on("/airoff", []() {
    server.send(200, "text/html", webPage);
    air_off();
    delay(1000);
  });

  server.begin();
  Serial.println("HTTP server started");
}

void loop(void) {
  server.handleClient();
}

void air_off() {
  int dataSize = sizeof(airOff) / sizeof(airOff[0]);
  for (int cnt = 0; cnt < dataSize; cnt++) {
    unsigned long len = airOff[cnt];
    unsigned long us = micros();
    while (us + len > micros()){
      digitalWrite(sendPin, 1 - (cnt & 1));
      delayMicroseconds(duty_high);
      digitalWrite(sendPin, 0);
      delayMicroseconds(duty_low);
    }
  }
}

void air_on() {
  int dataSize = sizeof(airOn) / sizeof(airOn[0]);
  for (int cnt = 0; cnt < dataSize; cnt++) {
    unsigned long len = airOn[cnt];
    unsigned long us = micros();
    while (us + len > micros()) {
      digitalWrite(sendPin, 1 - (cnt & 1));
      delayMicroseconds(duty_high);
      digitalWrite(sendPin, 0);
      delayMicroseconds(duty_low);
    }
  }
}

こちらのコードでは、エアコンのオンオフは、air_on()とair_off()の二つ関数に分けて書いてあります。試行錯誤して多少前後したので、実は一個前のコードのままです。今後さらに改良して行きます。まだ実験段階という感じです。
それにしても、こういったコードをブログに載せるとエスケープシーケンスでいくつかの記号を置き換えなければいけないので面倒です。
ちなみにGoogle code-prettifyを使ってコードを載せています。

あとは、IPカメラとも接続可能にできるといいのですが、以前やっていたbCNCのIPカメラ化も中断しているので、そのうちやろうと思います。

2017年3月11日土曜日

スピンドルクランプロッド(ER11用)

現在はスピンドルとしてマキタのトリマを使用しています。コレットコーンはトリマ専用のものでシャンク径6mmの小型コレットが内臓されています。
ルータービットにはめ込んである黒いテーパーのついた部品がコレットコーン(内径6mm)です。このコレットコーンには1/4インチ(6.35mm)もあるようですが、あまりバリエーションはなかったはず。普通は、コレット(シャンク)で径を変えるというよりも、ルータービット刃先の方で径を選ぶという感じです。

このルーターの回転軸にERコレットを取り付けることができれば便利になるのではないかと試して見ましたが、どうやら直径は同じ14mm(ネジ山部分)なのに、ネジのピッチが違うようです。残念。
手前が専用コレット・コレットナット、奥がER11コレット・コレットナット。どちらも6mmのエンドミル。
ネジ山のピッチが同じだとしても、そもそもER11のコレットが大きすぎて、このトリマの軸に入らない。つまり、この軸を改造しないことには無理と言う感じ。

そこでたまたま見つけた、以下のような、ER11がついた部品ならいけるかもと、いつものAliExpressで試し買い(そんなに高くないので)。
AliExpress.com Product - 1pcs spindle machine tool clamping rod ER11 5 mm shaft motor lengthened clamping knife engraving machine drill set take cnc part621円(送料込み)これには軸径3mm、1/8インチ、4mm、5mm、6mm、1/4インチ、8mm、10mmなどあるようです。このショップでは、注文の際に軸径を指定、指定なしだと自動的に5mmになってしまうので要注意。CNCマシンのスピンドルモーターの軸径に合わせて直接取り付ければ、すぐにER11コレットが使えるという結構便利な部品。

こんな感じのものです。今回は6mmの軸用のものを購入しました。左側の部品は直径16mm、長さ35mm(コレットナットなしで)。コレットナットはついていますが、中に入れるコレットはついていないので、必要な径のER11コレットを別途購入する必要があります。 AliExpress.com Product - 2015 New ER11 6MM Spring Collet Set For CNC milling lathe tool Engraving machine Free Shipping VEC05 Pとは言っても、AliExpressなら安いです。163円(送料無料)、ER11コレット6mm。
ということで、ルーターに6mmの軸を取り付けて、さらに取り付けると言う感じになります。ちょっと長くなりすぎてブレそうですが、試しにつけてみます。
まずは古くなった6mmのドリルビットをグラインダーで短く切って、取り付け用の軸として使います。

短く切ったドリルビットを装着するとこんな感じになります。この先に、今回の部品を取り付けます。

結構長い。刃の先端まで90mmくらいあります。これは一番詰めた状態。木材ならなんとか削れそうですが、金属だとちょっと微妙な感じ。




まだ加工は試してないので、どうなるかわかりませんが、そのうち結果をアップロードしたいと思います。不安定そうだったら、また元に戻すつもりです。

この部品は、アマゾンにもありましたが、相変わらず高いです。


コレットは安いですが、それなりに割高ではあります。
試してみるというほど安くはない感じです。

2017年3月4日土曜日

Universal-G-Code-Sender(Nightly builds)について

普段はbCNCを使っていますが、久しぶりにUniversal-G-Code-Sender(UGS)を使ってみました。UGSはJavaベースなので、MacでもWinでも使えるし、bCNCのようにPythonをインストールしたりする必要もなく、すぐに使えるところがいいと思います。
現在の安定版は1.0.9ですが、今回はNightly buildsを試してみました。
UGSのGitに行くと、このように↑ダウンロード可能な幾つかのバージョンがあります。これの2.0 Nightly buildsというまだ開発中のバージョン。classic GUIとUGS Platformの2種類あります。

こちらはUGS Platformの方です。全く見た目も違います。特にVisualizerがかなりよくなって、このように画面分割表示も可能です。bCNCでは画面分割はできないと思います。

以前のUGSのVisualizer、別画面で座標もないし超シンプル。確かにこれに比べると断然良くなったと思います。

ちなみに画面分割など、表示させたいウィンドウを追加するには、表示領域を選びつつメニューバーから項目を選べば、さらなるウィンドウを追加して行くことができます。

 Grbl1.1のオーバーライド機能にも対応したウィンドウもあります。

そしてジョグ操作もGrbl1.1に合わせて、「$J=」コマンドで送信されるようです。
このUGS Platformは、ほとんど別のソフトというくらい改良されている感じです。Nightly buildsなので、まだ細かなバグなどあるのかもしれませんが、それほど問題なさそうです。というか、オープンソースなので、使ってみてバグがあれば改良するか報告してあげるのがいいと思います。

そして、こちらはNightly buildsのclassic GUIの方の画面。見た目的にはそれほど変わってないのですが、ジョグ操作は「$J=」に対応しています。
そして、今更気づきましたが、画面左上の方にPendantがあります。
これを押すと、なんとUGSでもPendant機能が使えるではありませんか。
スマホからアクセスしてみると、ちゃんと繋がります。これはbCNCのPendant機能同様に加工原点出しの際には便利です。試しにスマホからジョグボタンを押してみると、step sizeが10mmになっているのですが、なぜかゆっくりとFeed1の移動になってしまいます。どこかに設定できるメニューがあるのかと探してみましたが見当たりません。バグでしょうか?
しかし、それよりも現在安定版である1.0.9の方も見てみると、同様にPendant機能がついていました(今まで気づきませんでした)。

総合的に見ると、bCNCの方が、オフセット加工、タブ配置機能、カメラ機能など、実際によく使う機能が豊富についているので便利なことは確かです。ただbCNCの場合は、少しボタンの反応が遅いのが難点かもしれません。
とはいっても、Gコードの方であらかじめオフセットパスやタブをつけておいたりすればいいので、G Code Senderがそれほど多機能である必要もないかもしれません。あとはパソコンとの相性だったり好みの違いになるくらいでしょうか。

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