.. note::
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.. _4.1.8_py:
4.1.8 ようこそ
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はじめに
-------------
このプロジェクトでは、PIRを使用して歩行者の動きを感知し、サーボ、LED、ブザーを使用してコンビニエンスストアのセンサードアの動作を模倣します。歩行者がPIRの感知範囲内に現れると、インジケータライトが点灯し、ドアが開き、ブザーが開閉ベルを鳴らします。
必要な部品
------------------------------
このプロジェクトには、以下の部品が必要です。
.. image:: ../img/list_Welcome.png
:align: center
キット一式を購入すると便利です。リンクは以下の通りです：
.. list-table::
:widths: 20 20 20
:header-rows: 1
* - 名前
- このキットのアイテム
- リンク
* - Raphael Kit
- 337
- |link_Raphael_kit|
以下のリンクから部品を個別に購入することもできます。
.. list-table::
:widths: 30 20
:header-rows: 1
* - コンポーネントの紹介
- 購入リンク
* - :ref:`cpn_gpio_board`
- |link_gpio_board_buy|
* - :ref:`cpn_breadboard`
- |link_breadboard_buy|
* - :ref:`cpn_wires`
- |link_wires_buy|
* - :ref:`cpn_resistor`
- |link_resistor_buy|
* - :ref:`cpn_led`
- |link_led_buy|
* - :ref:`cpn_pir`
- \-
* - :ref:`cpn_servo`
- |link_servo_buy|
* - :ref:`cpn_buzzer`
- |link_passive_buzzer_buy|
* - :ref:`cpn_transistor`
- |link_transistor_buy|
回路図
-------------------
============ ======== ======== ===
T-Board Name physical wiringPi BCM
GPIO18 Pin 12 1 18
GPIO17 Pin 11 0 17
GPIO27 Pin 13 2 27
GPIO22 Pin 15 3 22
============ ======== ======== ===
.. image:: ../img/Schematic_three_one2.png
:align: center
実験手順
-------------------------
**ステップ1:** 回路を組み立てる。
.. image:: ../img/image239.png
:align: center
**ステップ2:** ディレクトリを変更する。
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/raphael-kit/python/
**ステップ3:** 実行する。
.. raw:: html
.. code-block::
sudo python3 4.1.8_Welcome.py
コードが実行された後、PIRセンサーが誰かが通過しているのを検出すると、ドアは自動的に開き（サーボでシミュレート）、インジケーターがオンになり、ドアベルの音楽が再生されます。ドアベルの音楽が再生された後、システムは自動的にドアを閉じ、インジケーターライトをオフにし、次に誰かが通過するのを待ちます。
PIRモジュールには2つのポテンショメータがあります：1つは感度を調整するため、もう1つは検出距離を調整するためのものです。PIRモジュールをより良く動作させるために、両方を反時計回りに最後まで回す必要があります。
.. image:: ../img/PIR_TTE.png
:width: 400
:align: center
**コード**
.. note::
以下のコードは **修正/リセット/コピー/実行/停止** が可能です。ただし、それを行う前に、 ``raphael-kit/python`` のようなソースコードのパスへ移動する必要があります。コードを修正した後、その効果を直接確認するために実行することができます。
.. raw:: html
.. code-block:: python
#!/usr/bin/env python3
import RPi.GPIO as GPIO
import time
SERVO_MIN_PULSE = 500
SERVO_MAX_PULSE = 2500
ledPin = 18 # define the ledPin
pirPin = 17 # define the sensorPin
servoPin = 22 # define the servoPin
buzPin = 27 # define the buzzerpin
CL = [0, 131, 147, 165, 175, 196, 211, 248] # Frequency of Low C notes
CM = [0, 262, 294, 330, 350, 393, 441, 495] # Frequency of Middle C notes
CH = [0, 525, 589, 661, 700, 786, 882, 990] # Frequency of High C notes
song = [ CH[5],CH[2],CM[6],CH[2],CH[3],CH[6],CH[3],CH[5],CH[3],CM[6],CH[2] ]
beat = [ 1,1,1,1,1,2,1,1,1,1,1,]
def setup():
global p
global Buzz # Assign a global variable to replace GPIO.PWM
GPIO.setmode(GPIO.BCM) # Numbers GPIOs by physical location
GPIO.setup(ledPin, GPIO.OUT) # Set ledPin's mode is output
GPIO.setup(pirPin, GPIO.IN) # Set sensorPin's mode is input
GPIO.setup(servoPin, GPIO.OUT) # Set servoPin's mode is output
GPIO.output(servoPin, GPIO.LOW) # Set servoPin to low
GPIO.setup(buzPin, GPIO.OUT) # Set pins' mode is output
Buzz = GPIO.PWM(buzPin, 440) # 440 is initial frequency.
Buzz.start(50) # Start Buzzer pin with 50% duty ration
p = GPIO.PWM(servoPin, 50) # set Frequece to 50Hz
p.start(0) # Duty Cycle = 0
def map(value, inMin, inMax, outMin, outMax):
return (outMax - outMin) * (value - inMin) / (inMax - inMin) + outMin
def setAngle(angle): # make the servo rotate to specific angle (0-180 degrees)
angle = max(0, min(180, angle))
pulse_width = map(angle, 0, 180, SERVO_MIN_PULSE, SERVO_MAX_PULSE)
pwm = map(pulse_width, 0, 20000, 0, 100)
p.ChangeDutyCycle(pwm)#map the angle to duty cycle and output it
def doorbell():
for i in range(1, len(song)): # Play song 1
Buzz.ChangeFrequency(song[i]) # Change the frequency along the song note
time.sleep(beat[i] * 0.25) # delay a note for beat * 0.25s
time.sleep(1) # Wait a second for next song.
def closedoor():
GPIO.output(ledPin, GPIO.LOW)
for i in range(180, -1, -1): #make servo rotate from 180 to 0 deg
setAngle(i)
time.sleep(0.001)
time.sleep(1)
def opendoor():
GPIO.output(ledPin, GPIO.HIGH)
for i in range(0, 181, 1): #make servo rotate from 0 to 180 deg
setAngle(i) # Write to servo
time.sleep(0.001)
time.sleep(1)
doorbell()
closedoor()
def loop():
while True:
if GPIO.input(pirPin)==GPIO.HIGH:
opendoor()
def destroy():
GPIO.cleanup() # Release resource
p.stop()
Buzz.stop()
if __name__ == '__main__': # Program start from here
setup()
try:
loop()
except KeyboardInterrupt: # When 'Ctrl+C' is pressed, the program destroy() will be executed.
destroy()
**コードの説明**
.. code-block:: python
def setup():
global p
global Buzz # Assign a global variable to replace GPIO.PWM
GPIO.setmode(GPIO.BCM) # Numbers GPIOs by physical location
GPIO.setup(ledPin, GPIO.OUT) # Set ledPin's mode is output
GPIO.setup(pirPin, GPIO.IN) # Set sensorPin's mode is input
GPIO.setup(buzPin, GPIO.OUT) # Set pins' mode is output
Buzz = GPIO.PWM(buzPin, 440) # 440 is initial frequency.
Buzz.start(50) # Start Buzzer pin with 50% duty ration
GPIO.setup(servoPin, GPIO.OUT) # Set servoPin's mode is output
GPIO.output(servoPin, GPIO.LOW) # Set servoPin to low
p = GPIO.PWM(servoPin, 50) # set Frequece to 50Hz
p.start(0) # Duty Cycle = 0
これらの文は、各コンポーネントのピンを初期化するために使用されます。
.. code-block:: python
def setAngle(angle): # make the servo rotate to specific angle (0-180 degrees)
angle = max(0, min(180, angle))
pulse_width = map(angle, 0, 180, SERVO_MIN_PULSE, SERVO_MAX_PULSE)
pwm = map(pulse_width, 0, 20000, 0, 100)
p.ChangeDutyCycle(pwm)#map the angle to duty cycle and output it
サーボに0-180の角度を書き込むための関数、servowriteを作成します。
.. code-block:: python
def doorbell():
for i in range(1,len(song)): # Play song1
Buzz.ChangeFrequency(song[i]) # Change the frequency along the song note
time.sleep(beat[i] * 0.25) # delay a note for beat * 0.25s
ブザーが音楽を再生するようにする関数、doorbellを作成します。
.. code-block:: python
def closedoor():
GPIO.output(ledPin, GPIO.LOW)
Buzz.ChangeFrequency(1)
for i in range(180, -1, -1): #make servo rotate from 180 to 0 deg
setAngle(i)
time.sleep(0.001)
ドアを閉じて、インジケータライトを消します。
.. code-block:: python
def opendoor():
GPIO.output(ledPin, GPIO.HIGH)
for i in range(0, 181, 1): #make servo rotate from 0 to 180 deg
setAngle(i) # Write to servo
time.sleep(0.001)
doorbell()
closedoor()
関数 ``opendoor()`` はいくつかの部分から成り立っています：インジケータライトをオンにし、サーボを回転させて（ドアを開けるアクションをシミュレート）、コンビニのドアベルの音楽を再生し、音楽の再生が終わった後、関数 ``closedoor()`` を呼び出します。
.. code-block:: python
def loop():
while True:
if GPIO.input(pirPin)==GPIO.HIGH:
opendoor()
PIRが通過している人を感知すると、関数 ``opendoor()`` が呼び出されます。
現象の画像
--------------------
.. image:: ../img/image240.jpeg
:align: center