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Arduino Pro Mini で心拍計を作ってみた。 [Arduino]

今年のGWはラッキーにも10連休!後半は家族で旅行する予定ですが、前半は趣味の工作に時間を割くことができます。GW初日の今日は、Arduino Pro Mini と心拍センサー、OLEDと組み合わせた簡易心拍計を作ってみました。


DSC03932.JPG


これがなかなか大変な作業で、この規模になると普通にプログラミングしたのでは Arduino Pro Mini ではメモリー不足となってしまいます。久しぶりにメモリをケチるプログラミングをする羽目になりました。

動画も撮ってみました。座って測定しているとあまり動きがないので、少し中腰になってみました。





子供たちにも好評だったのですが、使い物にするにはもう少し心拍センサーのアルゴリズムをチューニングする必要がありそうです。
(^_^)/~





心拍センサ

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  • 出版社/メーカー: スイッチサイエンス
  • メディア: エレクトロニクス






Arduino Pro Mini 328 3.3V 8MHz

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Arduino Pro Mini のバッテリーを充電してみた! [Arduino]

Arduino Pro Mini 用に買ったバッテリー。110mAh と小容量ですが Arduino Pro Mini よりも小さいのは大きな魅力です。

DSC03922.JPG


問題は充電。Amazonでお安く買った充電モジュールの充電電流は1A設定。


TP4056.png


リポバッテリーを安全に充電するには、1C が目安と言われているので 110mA 以下で充電するのが望ましいです。特にこのバッテリーはデータシートがないので、充電電流は 1C 以下にしておきたいところ。


TP4056_application.png


充電用ICのデータシートによると PROG 抵抗 10kΩ で 130 mA。110mA 以下にするためにPROG抵抗・充電電流の特性値を近似関数にして、適切な抵抗値を類推してみました。


TP4056_IBAT.png


この近似関数によれば、12kΩ で 107mA。ちょうどよい数字です。ということで、PROG を 12kΩの抵抗に置きかえることにしました。


TP4056-1A-Battery-Charger-Module-2.png


早速、充電してみました。赤LEDで充電中です。


DSC03925.JPG


充電しているときの電流値を図ってみました。


DSC03926.JPG


計算よりも少ない。。。と思ったら、10分もせずに満充電になりました。


DSC03927.JPG


ほぼ充電されている状態だったので電流値が小さかったのかも知れません。110mA より大きな電流が流れるより安心です。

満充電になったので、早速 Arduino Pro Mini と心拍センサーを動かしてみました。





無事に駆動できました。これで私も IoT の世界に一歩近づいたかなー。
(^_^)/~











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Arduino Pro Mini に相応しいリポバッテリーを探してきた [Arduino]

Arduino Pro Mini は Arduino の中でも最小のボード。それを動かすには、その小ささに相応しいバッテリーを!ということで、秋葉原で小さなリポバッテリを調達してきました。110mAh と容量も小さいですが。


DSC03922.JPG


充電器は先日Amazonでお安く買った充電モジュールを使いたいと思っています。


TP4056.png


でも、この充電モジュール、充電電流が 1A に設定されています。一方、バッテリは110mAh。LiPo バッテリの充電電流は1C にするのが安全と言われているので、1/10程度にしなければなりません。

充電モジュールIC の TP4056 のデータシートはすぐ見つかりました。

TP4056 1A Standalone Linear Li-lon Battery Charger with Thermal Regulation in SOP-8
https://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/datasheets/Prototyping/TP4056.pdf


どうも、PROG という抵抗で充電電流を制御できるようです。現在は 1A なので 1.2kΩ。この表によれば、10kΩにすれば 130 mA くらいまでに下げられそうです。


TP4056_application.png


とは言うものの PROG がどこか分かりません。さて、どうしたものかとグーグル先生に問い合わせたところ、画像検索であっという間に見つかりました。


TP4056-1A-Battery-Charger-Module-2.png


しかし、この抵抗小さい・・・。チップ抵抗が入手できたとしても付け替えられるかなぁ。
(;´ Д`)








Arduino 5V ミニ USB 1A リチウム 電池 充電 リポ Lipo 充電器 モジュール DIY

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Arduino Pro Mini 328 3.3V 8MHz

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心拍センサーを Arduino Pro Mini で動かしてみた [Arduino]

少し前に Arduino UNO で動かしてみた心拍センサーを Arduino Pro Mini で動かしてみました。


DSC03920.JPG


Arduino UNO と Arduino Pro Mini は、電圧が 5V と 3.3 V、クロックが 16MHz と 8MHz と異なるので、同じように動くのか試してみようと思ったわけです。Arduino Pro Mini と心拍センサーとの接続を示します。


PulseSensorWithArduinoProMini.png


スケッチは、PulseSensor.com のスケッチをベースに簡略化しました。最新のスケッチは、私のGitHubを参考にしてください。

https://github.com/YoshinoTaro/PulseSensorForArduinoProMini8M
#define N 10

volatile int BPM;
volatile int Signal;
volatile int IBI = 600;
volatile boolean Pulse = false;
volatile boolean QS = false;

volatile int Rate[N];
volatile unsigned long Counter = 0;
volatile unsigned long LastBeatTime = 0;
volatile int P = 512;
volatile int T = 512;
volatile int Threshold = 525;
volatile int Amplifier = 100;

int PulseSensorPin = 0;
int FadePin = 5;
int FadeRate = 0;

void setup() {
  pinMode(FadePin, OUTPUT);
  Serial.begin(115200); 
  noInterrupts();
  TCCR2A = 0;
  TCCR2B = 0;
  TCNT2  = 0;
  TCCR2A = bit(WGM21);
  TCCR2B = bit(CS22) | bit(CS21) | bit(CS20); // 8M/1024
  OCR2A = 78; // 10ms
  // TCCR2B = bit(CS22) | bit(CS20); //8M/128
  // OCR2A = 124; // 2ms
  TIMSK2 = bit(OCIE2A);
  interrupts();
}

ISR (TIMER2_COMPA_vect) {
  noInterrupts();
  Signal = analogRead(PulseSensorPin);
  
  Counter += 10; // 10msec
  // Counter += 2; // 2msec
  
  int interval = Counter - LastBeatTime;
  
  // hold bottom
  if (Signal < Threshold && interval > (IBI/5)*3) {
    if (Signal < T) T = Signal;
  }
  
 
  // hold peak
  if (Signal > Threshold && Signal > P) {
    P = Signal;
  }
  
  if (interval > 250 /* ms */) {
    
    // check if Signal is over Threshold
    if ((Signal > Threshold) && !Pulse && (interval > (IBI/5)*3)) {
      Pulse = true;
      IBI = Counter - LastBeatTime;
      LastBeatTime = Counter;
      
      if (Rate[0] < 0) {
        Rate[0] = 0;
        interrupts();
        return;
      } else if (Rate[0] == 0) {
        for (int i = 0; i < N; ++i) {
          Rate[i] = IBI;
        }
      }
            
      word running_total = 0;     
      for (int i = 0; i < N-1; ++i) {
        Rate[i] = Rate[i+1];
        running_total += Rate[i];
      }

      Rate[N-1] = IBI;
      running_total += IBI;
      running_total /= N;
      BPM = 60000 / running_total;
      QS = true;
    }
  }
  
  // check if Signal is under Threshold
  if (Signal < Threshold && Pulse) {
    Pulse = false;
    Amplifier = P - T;
    Threshold = Amplifier / 2 + T; // revise Threshold
    P = Threshold;
    T = Threshold;
  }
  
  // check if no Signal is over 2.5 sec
  if (interval > 2500 /* ms */) {
    Threshold = 512;
    P = 512;
    T = 512;
    LastBeatTime = Counter;
    for (int i = 0; i < N; ++i) {
      Rate[i] = -1;
    }
  }
 
  interrupts();
}

void loop() {
  
  if (QS) {
    FadeRate = 255; 
    Serial.print("BPM: ");
    Serial.println(BPM);
    QS = false;
  }
  
  FadeRate -= 15;
  FadeRate = constrain(FadeRate, 0, 255);
  analogWrite(FadePin, FadeRate);
  delay(20);
}



さて、実際の動きをみてみましょう。



きちんと心拍を測定できました!

測定間隔を 2msec から 10msec に変更したので、少し心配だったのですが、測定結果に変わりはありませんでした。ただ、測定直後から安定値になるまでは時間がかかるようです。

こんな小さなマイコンでも動くというのはいいですね。アプリケーションの幅が広がりそうです。
(^_^)/~


関連記事
Arduino で心拍センサーを試してみた!
http://makers-with-myson.blog.so-net.ne.jp/2016-03-18





Arduino パルスセンサー 脈拍センサー 心拍センサー

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Arduino Pro Mini 328 3.3V 8MHz

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FTDI USBシリアル変換アダプター(5V/3.3V切り替え機能付き)

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GitHubDesktopを使ってみよう! [徒然日記]

GitHubDesktop の使い方を簡単に紹介したいと思います。とっても簡単です。

GitHubDesktop.png
https://desktop.github.com/


リポジトリを追加するには(+)ボタンを押します。ダイアログが現れるのでリポジトリ名を入力します。


0_GitHubDesktopCreatingRepo.png


ダイアログで指定されたフォルダが出来上がります。この場合は、PulseSensorForArduinoProMini8M というフォルダが、GitHub以下に出来上がります。


C:\Users\<ユーザー名>\Documents\GitHub\PulseSensorForArduinoProMini8M


このフォルダに、書いたばかりのスケッチ PulseSensorForArduinoProMini8M.ino を放り込みます。


C:\Users\<ユーザー名>\Documents\GitHub \PulseSensorForArduinoProMini8M\PulseSensorForArduinoProMini8M.ino

リポジトリはこの段階では、左ペインの"Other"に追加されています。”Changes”タブを押すと、GitHubDesktop に追加したスケッチが表示されるので、”Commit to master”を押して登録します。


1_GitHubDesktopInitialRepo.png


この段階では、まだGitHubにアップロードされていません。GitHubにアップロードするために ”Publish”ボタンを押します。


2_GitHubDesktopPublishToGitHub.png


Publish が終わると、追加したリポジトリは”Other” から ”GitHub” 側に移ります。


3_GitHubDesktopPublishedToGitHub.png


GitHubを見てみましょう。無事にリポジトリが追加されました。


3_GitHubScreenShot.png
https://github.com/yoshinotaro


変更管理もしてみましょう。先ほどのスケッチにコメントを追加しました。変更を保存すると、GitHubDesktop の"Chages"タブを押すと、に変更点が現れますので、”Commit to master” で変更を記録します。


4_GitHubDesktopUpdatingRepo.png


この段階では、まだGitHubに変更が反映されていません。"Publish"ボタンが"Sync"ボタンに変わっているので、それを押します。


5_GitHubDesktopSyncRepo.png


さて、GitHubに変更が反映されているか見てみましょう。


7_GitHubDesktopSynchedRepo.png
Changes

無事に追加されていました。とっても簡単ですね。皆さんもぜひ使ってみてください。
(^_^)/~





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俺氏、GitHubデビューする。 [徒然日記]

6軸センサーのDMPのソースコードがどうにもこうにもコンパイルできないので、仕方なくライブラリコードの修正をしたのですが、それを公開する手段がない。ソネブロは画像しかアップロードできないのです。

ということで、思い切ってGitHubデビューしました。


MyGitHub.png
https://github.com/YoshinoTaro


GitHub を個人で使うのは初めてです。ドキドキでアカウントを作りました。


GitHub0.png
https://github.com/


アカウントの作成はインストラクションに従えば、何も悩むことはありません。まずはFreeアカウントで作りました。自分のローカルPCのソースをGitHubにアップロードして変更管理を行うには専用アプリが必要になります。


GitHubDesktop.png
https://desktop.github.com/


この専用アプリ、今までなじみのある Subversion に比べると格段に使いやすいです。使い方の詳細についてはまた別途紹介したいと思います。GitHub 、これから便利に使わせてもらうことになりそうです。
(^_^)/~






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Arduino と Processing で6軸(3軸加速度+3軸ジャイロ)センサーを動かしてみた [Arduino]

入手してから少し時間が経ってしまいましたが、ようやく6軸センサーを動かしました。

MPU6050 with Arduino UNO.JPG


配線は、Androcitiさんで紹介されているとおりに接続しています。

InvenSensePLUSarduino.png
MPU-6050三軸加速度三軸ジャイロセンサーモジュー


Andoricitiさんが紹介している手順通りに出来ればよかったのですが、そう簡単な話ではありませんでした。いろいろと苦労しましたが、次のような手順で動かすことができましたので共有いたします。

最初に、AndrocitiさんのサイトからMPU6050のサンプルコードをダウンロードします。

http://wiki.androciti.com/download/SNS-1007/SNS-1007_MPU-6050_Module.rar


展開をしたら、I2CDevフォルダとMPU6050フォルダを”ドキュメント”フォルダ以下のArduino のlibraries フォルダにコピーします。

C:\Users\<ユーザー名>\Documents\Arduino\libraries\I2CDev
C:\Users\<ユーザー名>\Documents\Arduino\libraries\MPU6050

サンプルのスケッチは、次の場所にあります。

C:\Users\<ユーザー名>\Documents\Arduino\libraries\
MPU6050\Examples\MPU6050_DMP6\MPU6050DMP6.ino


お手持ちのArduino IDE ではこのスケッチはコンパイルができないかも知れません。(私の Arduino IDE 1.6.4 では、できませんでした) その場合は、下記のファイルを MPU6050フォルダのファイルと入れ替えてみてください。

https://github.com/YoshinoTaro/MPU6050/archive/master.zip



PC用のアプリケーションを動かすには、Processing が必要になります。ダウンロードしてセットアップします。

https://processing.org/


サンプルの Processing Sketch を動かすには、Toxiclibs というライブラリが必要になります。ただ公式のダウンロードサイトは、私のセキュリティソフトが危ないサイトだといってアクセスさせてくれません。いろいろと探して、下記サイトからダウンロードしました。

https://bin.sc/Projects/Marker/dependencies/


Zip を展開したら、それをProcessing に読み込ませるようしなくてはなりません。一度 Processing を立ち上げると、”ドキュメント”フォルダの下に processing/libraries というディレクトリができますので、そこに toxiclibs_p5 フォルダと、toxiclibs_core フォルダをコピーします。

C:\Users\<ユーザー名>\Documents\Processing\libraries\toxiclibs_p5
C:\Users\<ユーザー名>\Documents\Processing\libraries\toxiclibs_core


Processing のサンプルスケッチは、以下にあります。

C:\Users\<ユーザー名>\Documents\Arduino\libraries\
MPU6050\Examples\MPU6050_DMP6\Processing\MPUTeapot\MPUTeapot.pde


少し面倒でしたが、これで準備が整いました。実際に動かしてみましょう。Arduino のスケッチは、"MPU6050DMP6.ino"、Processing のスケッチは、"MPUTeaPot.pde" です。





少しドリフトがありますが、なんとなく動いているようです。MPU6050の動作はこれで確認できました。何か面白いアプリケーションを考えてみたいと思います。
(^_^)/~





サインスマート(SainSmart) MPU-6050 3軸ジャイロスコープ モジュール for Arduino

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  • メディア: エレクトロニクス



Arduinoをはじめようキット

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Arduino 9軸モーションシールド

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熊本が一日も早く復興しますように・・・。 [徒然日記]

熊本は私の妻の親戚、学生時代からの友人、そして仕事で関わる方々が多くいる縁が深い土地です。そんな熊本を、こんな大きな地震が襲うとは思いにもよりませんでした。

幸い縁ある方々にケガはなかったようですが、家屋の被害は少なからずあり、元の生活に戻るには少し時間がかかりそうです。地割れで移動もままならないようで、インフラの復旧にも時間がかかりそうです。余震もまだまだ続いているようで心配です。

でも、熊本の人たちはネアカな人たちばかりなので、持ち前のバイタリティで、また美しい熊本の街や風景をすぐに取り戻してくれると思います!

がまだせ!熊本!


kumamon.png





タグ:熊本

Arduino MKR1000 と ESP8266 を比較してみた! [Arduino]

Arduino から、IoT向け最新ボード Arduino/Genuino MKR1000 がアナウンスされました。すでにUSでは販売が始まっているようです。最大の特徴は Wi-Fi 搭載とバッテリ充電機能がついていることです。


mkr1000.jpg
https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoMKR1000


Wi-Fi 搭載 Arduino 互換機といえば、圧倒的な存在感を誇る ESP8266 (ESP-WROOM-02)。


ESP-WROOM-02.jpg
http://makers-with-myson.blog.so-net.ne.jp/tag/ESP-WROOM-02


せっかくなので両者のハードウェアスペックを分かる範囲で比較をしてみました。

MKR1000ESP8266
CPUCortex-M0+ 32bitMCU Tensilica L106 32bit
Board Power5V3.3V
Battery Support3.7V 700mAhnone
Operating Voltage3.3V3.3V
Digital I/O89(Shared)
PWM123(Shared)
UART11
SPI11(Shared)
I2C10
Analog Input Pins71
Analog Output Pins10
External Interrupts80
Flash Memory256KB4MB
SRAM32KB80KB(User Memory:36KB)
Clock Speed48MHz80MHz


いくつか間違っているところもあると思います。お気づきの方はご指摘いただけると助かります。

こうやって比較してみると、メモリーに関しては ESP8266、IOに関しては MKR1000 に軍配があがりそうです。でも値段を考えると ESP8266 のほうが優勢かな。用途に応じて使い分けるのが正解でしょう。

個人的には、MKR1000 のバッテリが 700mAh 以上というのが不満です。せっかく小さいボードなのに、バッテリが大きくなっては意味ないかと。

Arduino/Genuino MKR1000 の技適が通るのはもう少し先だと思うので、日本でも入手できるようになったら試してみたいと思います。
(^_^)/~





Arduino and Genuino MKR1000 Development Workshop (English Edition)

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  • 出版社/メーカー: PE Press
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ESP-WROOM-02実装済みmikroBUS(R)対応ブレークアウトボード

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  • 出版社/メーカー: マイクロテクニカ
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Interface(インターフェース) 2015年 09 月号

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  • 作者:
  • 出版社/メーカー: CQ出版
  • 発売日: 2015/07/25
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8ビット双方向ロジックレベル変換モジュールを試してみた! [Arduino]

I2Cに続いて8ビット双方向ロジックレベル変換モジュールも試してみました。Amazonで入手したノーブランド品です。当然、何も説明書がついていません。まぁなんとなかなるだろうと思いましたが、それが甘かった。

DSC03910.JPG


接続するセンサーはSPI対応の加速度センサーです。こちらは完成後ですが、こんな感じで接続しました。

DSC03907.JPG


加速度センサーの詳細や使用したスケッチは次の記事を参照してください。


Arduino で3軸加速度センサーを試してみた!
http://makers-with-myson.blog.so-net.ne.jp/2014-03-08


さて、今回はこのモジュールのOE端子の話です。なんの説明書もないので、負論理なのか正論理なのかよく分かりません。

加速度センサーSPI_OE.png


OEなのできっと負論理なのだろうと、最初はGNDに接続してみました。

DSC03911.JPG


スケッチを動かしてみました。

LVC_OE_LOW.png


どうやら負論理ではないようです。では正論理なのだろうとセンサー側の電源(3.3V)につないでみました。

DSC03913.JPG


出力を確認します。

LVC_OE_HIGH.png


値は出ているものの、Xの値だけがなぜかおかしい。

OEの正負のタイミングで挙動がどう変わるか調べるために、Arduinoの9ピンに接続してみることにしました。説明書がないので適正な電圧レベルがよく分かりませんが、ブランド品のモジュールでは大丈夫なので恐らく問題ないでしょう。


加速度センサーSPI.png


いろいろ試行錯誤した結果、Arduino のSPIの初期化中にロジックレベル変換モジュールのOE(出力)をONにしておくと値がおかしくなる ということが分かりました。

つまり、SPIの初期化コード中はロジックレベル変換モジュールをOFFにして、初期化後にONにする必要があるということです。

void setup() { 
  unsigned int res = 0;  
  
  pinMode(CS, OUTPUT);
  pinMode(OE, OUTPUT);
  digitalWrite(OE, LOW); // ロジックレベルコンバータの出力を止める

  Serial.begin(9600);
  
  SPI.begin();
  SPI.setBitOrder(MSBFIRST);
  SPI.setDataMode(SPI_MODE3);
  SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV2);
  
  digitalWrite(OE, HIGH); // ロジックレベルコンバータの出力を開始(SPIでデバイスと通信開始) 

  writeRegister(0x20, 0x27); 
  res = readRegister(0x0F);

  Serial.println(res);
}


再掲になりますが、加速度センサーの駆動やスケッチについてはこちらを参照ください。

Arduino で3軸加速度センサーを試してみた!
http://makers-with-myson.blog.so-net.ne.jp/2014-03-08


あらためて調べてみると、8ビット双方向ロジックレベル変換モジュールはVA側とVB側で対応電圧が違ったり、OEの論理が正負逆だったり、色々なバリエーションがあるようです。

無駄な時間を費やさないよう、説明書付きのものを購入されることをお勧めします。
( ̄▽ ̄;)








TXB0108搭載8CH双方向ロジックレベルコンバータ

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