.. note::
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.. _4.1.8_py_pi5:
4.1.5 ようこそ
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はじめに
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このプロジェクトでは、歩行者の動きを検出するためにPIRを使用し、
センサー付きコンビニエンスストアの扉の動作を模倣するためにサーボ、LED、ブザーを使用します。歩行者がPIRの感知範囲内に現れると、インジケーターライトが点灯し、扉が開き、ブザーが開店ベルを演奏します。
必要な部品
------------------------------
このプロジェクトには、次のコンポーネントが必要です。
.. image:: ../python_pi5/img/4.1.8_welcome_list.png
:width: 800
:align: center
一式を購入するのが便利です、こちらがリンクです：
.. 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|
以下のリンクから別々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:: ../python_pi5/img/4.1.8_welcome_schematic.png
:align: center
実験手順
-------------------------
**ステップ 1:** 回路を組み立てます。
.. image:: ../python_pi5/img/4.1.8_welcome_circuit.png
:align: center
**ステップ 2:** ディレクトリを変更します。
.. raw:: html
.. code-block::
cd ~/raphael-kit/python-pi5
**ステップ 3:** 実行します。
.. raw:: html
.. code-block::
sudo python3 3.1.2_Welcome_zero.py
コードが実行されると、PIRセンサーが通行人を検出した場合、扉は自動的に開き（サーボで模倣）、インジケーターライトが点灯し、開店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扉を閉じ、インジケーターライトを消灯し、次回の通行人を待機します。
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のもので、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には、これらのポテンショメータを両方とも反時計回りにまわす必要があります。
.. image:: ../python_pi5/img/4.1.8_PIR_TTE.png
:width: 400
:align: center
.. warning::
エラー メッセージ ``RuntimeError: Cannot determine SOC peripheral base address`` が表示された場合は、 :ref:`faq_soc` を参照してください。
**コード**
.. note::
以下のコードを **変更/リセット/コピー/実行/停止** することができます。ただし、その前に ``raphael-kit/python-pi5`` のソースコードパスに移動する必要があります。コードを変更した後、効果を確認するために直接実行できます。
.. raw:: html
.. code-block:: python
#!/usr/bin/env python3
from gpiozero import LED, MotionSensor, Servo, TonalBuzzer
import time
# GPIO pin setup for LED, motion sensor (PIR), and buzzer
ledPin = LED(6)
pirPin = MotionSensor(21)
buzPin = TonalBuzzer(27)
# Servo motor pulse width correction factor and calculation
myCorrection = 0.45
maxPW = (2.0 + myCorrection) / 1000 # Maximum pulse width
minPW = (1.0 - myCorrection) / 1000 # Minimum pulse width
# Initialize servo with custom pulse widths
servoPin = Servo(25, min_pulse_width=minPW, max_pulse_width=maxPW)
# Musical tune for buzzer, with notes and durations
tune = [('C#4', 0.2), ('D4', 0.2), (None, 0.2),
('Eb4', 0.2), ('E4', 0.2), (None, 0.6),
('F#4', 0.2), ('G4', 0.2), (None, 0.6),
('Eb4', 0.2), ('E4', 0.2), (None, 0.2),
('F#4', 0.2), ('G4', 0.2), (None, 0.2),
('C4', 0.2), ('B4', 0.2), (None, 0.2),
('F#4', 0.2), ('G4', 0.2), (None, 0.2),
('B4', 0.2), ('Bb4', 0.5), (None, 0.6),
('A4', 0.2), ('G4', 0.2), ('E4', 0.2),
('D4', 0.2), ('E4', 0.2)]
def setAngle(angle):
"""
Move the servo to a specified angle.
:param angle: Angle in degrees (0-180).
"""
value = float(angle / 180) # Convert angle to servo value
servoPin.value = value # Set servo position
time.sleep(0.001) # Short delay for servo movement
def doorbell():
"""
Play a musical tune using the buzzer.
"""
for note, duration in tune:
buzPin.play(note) # Play the note
time.sleep(float(duration)) # Duration of the note
buzPin.stop() # Stop buzzer after playing the tune
def closedoor():
# Turn off LED and move servo to close door
ledPin.off()
for i in range(180, -1, -1):
setAngle(i) # Move servo from 180 to 0 degrees
time.sleep(0.001) # Short delay for smooth movement
time.sleep(1) # Wait after closing door
def opendoor():
# Turn on LED, open door (move servo), play tune, close door
ledPin.on()
for i in range(0, 181):
setAngle(i) # Move servo from 0 to 180 degrees
time.sleep(0.001) # Short delay for smooth movement
time.sleep(1) # Wait before playing the tune
doorbell() # Play the doorbell tune
closedoor() # Close the door after the tune
def loop():
# Main loop to check for motion and operate door
while True:
if pirPin.motion_detected:
opendoor() # Open door if motion detected
time.sleep(0.1) # Short delay in loop
try:
loop()
except KeyboardInterrupt:
# Clean up GPIO on user interrupt (e.g., Ctrl+C)
buzPin.stop()
ledPin.off()
**代码解释**
#. 脚本は必要なモジュールをインポートすることから始まります。 ``gpiozero`` ライブラリは、LED、モーションセンサー、サーボモーター、音楽ブザーとのインターフェースを提供するために使用されます。 ``time`` モジュールはタイミング関連の機能を処理するために使用されます。
.. code-block:: python
#!/usr/bin/env python3
from gpiozero import LED, MotionSensor, Servo, TonalBuzzer
import time
#. LED、PIRモーションセンサー、音楽ブザーをそれぞれのGPIOピンに初期化します。
.. code-block:: python
# GPIO pin setup for LED, motion sensor (PIR), and buzzer
ledPin = LED(6)
pirPin = MotionSensor(21)
buzPin = TonalBuzzer(27)
#. サーボモーターの最大および最小パルス幅を計算し、微調整のための補正ファクターを組み込みます。
.. code-block:: python
# Servo motor pulse width correction factor and calculation
myCorrection = 0.45
maxPW = (2.0 + myCorrection) / 1000 # Maximum pulse width
minPW = (1.0 - myCorrection) / 1000 # Minimum pulse width
#. サーボモーターを正確な位置に配置するためにカスタムパルス幅を使用してGPIOピン25上で初期化します。
.. code-block:: python
# Initialize servo with custom pulse widths
servoPin = Servo(25, min_pulse_width=minPW, max_pulse_width=maxPW)
#. ブザーで演奏するための音楽チューンを、音符（周波数）と持続時間（秒）のシーケンスとして定義します。
.. code-block:: python
# Musical tune for buzzer, with notes and durations
tune = [('C#4', 0.2), ('D4', 0.2), (None, 0.2),
('Eb4', 0.2), ('E4', 0.2), (None, 0.6),
('F#4', 0.2), ('G4', 0.2), (None, 0.6),
('Eb4', 0.2), ('E4', 0.2), (None, 0.2),
('F#4', 0.2), ('G4', 0.2), (None, 0.2),
('C4', 0.2), ('B4', 0.2), (None, 0.2),
('F#4', 0.2), ('G4', 0.2), (None, 0.2),
('B4', 0.2), ('Bb4', 0.5), (None, 0.6),
('A4', 0.2), ('G4', 0.2), ('E4', 0.2),
('D4', 0.2), ('E4', 0.2)]
#. 指定された角度にサーボを移動するための関数。角度をサーボの値に変換します。
.. code-block:: python
def setAngle(angle):
"""
Move the servo to a specified angle.
:param angle: Angle in degrees (0-180).
"""
value = float(angle / 180) # Convert angle to servo value
servoPin.value = value # Set servo position
time.sleep(0.001) # Short delay for servo movement
#. ブザーを使用して音楽を演奏するための関数。 ``tune`` リスト内を繰り返し、各音符を指定された持続時間で演奏します。
.. code-block:: python
def doorbell():
"""
Play a musical tune using the buzzer.
"""
for note, duration in tune:
buzPin.play(note) # Play the note
time.sleep(float(duration)) # Duration of the note
buzPin.stop() # Stop buzzer after playing the tune
#. サーボモーターを使用してドアを開閉するための関数。 ``opendoor`` 関数はLEDを点灯させ、ドアを開け、音楽を演奏し、その後ドアを閉じます。
.. code-block:: python
def closedoor():
# Turn off LED and move servo to close door
ledPin.off()
for i in range(180, -1, -1):
setAngle(i) # Move servo from 180 to 0 degrees
time.sleep(0.001) # Short delay for smooth movement
time.sleep(1) # Wait after closing door
def opendoor():
# Turn on LED, open door (move servo), play tune, close door
ledPin.on()
for i in range(0, 181):
setAngle(i) # Move servo from 0 to 180 degrees
time.sleep(0.001) # Short delay for smooth movement
time.sleep(1) # Wait before playing the tune
doorbell() # Play the doorbell tune
closedoor() # Close the door after the tune
#. モーション検出を常にチェックするメインループ。モーションが検出された場合、 ``opendoor`` 関数がトリガーされます。
.. code-block:: python
def loop():
# Main loop to check for motion and operate door
while True:
if pirPin.motion_detected:
opendoor() # Open door if motion detected
time.sleep(0.1) # Short delay in loop
#. メインループを実行し、スクリプトをキーボードコマンド（Ctrl+C）で停止できるようにし、クリーンな終了のためにブザーとLEDをオフにします。
.. code-block:: python
try:
loop()
except KeyboardInterrupt:
# Clean up GPIO on user interrupt (e.g., Ctrl+C)
buzPin.stop()
ledPin.off()