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システム概要 作成するシステムの構成は下図のようになります. 主な機能要素は次の通りです. 電力計と屋外温度計によって,クーラーの稼働状況を把握 (屋外が暑くてエアコンが動いていればクーラー作動と判断) クーラーが動いている場合,電磁弁を制御して室外機にミスト噴射 流量計で意図通り制御できているか監視を行い,異常時はメールで通知したうえで制御を停止 夏休みの自由研究的にとりあえず作ってみるだけだとここまでいらないですが,実際に家のインフラとして活用するには最低限このくらいの要素は必要になってくると思います. 効果 室外機を冷却した時の効果としては,まず単純にエアコンがとても効くようになります.外が炎天下だろうと関係なく,つけた直後からすごく冷たい風が出てくるようになります. 具体的な温度としては,吹き出し口の温度が1.5°C近く下がります. これだけだと効果が定量的に分かりにくいので,噴霧パ

はじめに 自宅に Kubernetes 環境を構築すると,そこで動かすコンテナイメージを格納しておくレジストリが必要になります.Docker Hub とかのサービスを利用することもできるのですが,下記の観点から自宅に構築することにしました. コンテナイメージの中に何らかのパスワードとかが入ってしまっても大事にならないようにしたい イメージサイズが数百 MB 程度のサイズになっても,ストレスなく使いたい コンテナレジストリの選択肢 このような用途に合ったソリューションを調べたところ,現状では次の2つの選択肢があることが分かりました. Docker registry Harbor 名前になじんでいることから最初 Docker registry を選択してみたのですが,Web インターフェースがなく,とっつきにかったので,早々に Harbor に移行しました. というわけで,以降では docke

はじめに 自宅のサーバーでは家族用の下記のようなサービスを動かしています. 天気に応じた自動水やり 明るさ連動の電動シャッター自動開閉 天気予報および各種センサーの電子ペーパ表示 水槽モニタリング エアコン室外機自動冷却 これらの環境を Ubuntu 22.04 LTS に置き換えていっているときに,また 2 年後も似たような作業が発生することに思い当たり,思い切って Kubrenetes を使ったコンテナベースの環境に移行することを決断しました. コンテナであれば,OS の更新に合わせて各種サービスのコードを修正する必要もなくなり,負担が減ることが期待できます. 事前に知っておいた方が良いこと Kubernetes について調べ始めると,新しい用語や概念が沢山出てきてちょっと混乱するのですが,その情報の波を乗り越えるに当たって役に立った内容を紹介します. Youtube 解説動画 Kub

ESP32 と 単三乾電池3本で,ワイヤレス温度センサーを324日間屋外で動作させることができましたので紹介します. 機能概要 作ったのはこんな感じの温度センサーです. 30秒ごとに温湿度を計測し,10分ごとに WiFi 経由で計測データを送信 電源は 単三乾電池3本 データーの送信は Fluentd を使用し,InfluxDB にデータを蓄え,Kindle や Grafana 等で表示するようにしています. 特に Kindle による屋外気温の表示が便利で,外出する前には家族全員が活用しています.今では無くてはならないインフラです. 回路構成 使った回路は次のようなシンプルなものです. 単三乾電池3本の先に,Strawberry Linux の TPS62742 モジュールを接続 TPS62742 の出力電圧は 3.0V 設定にし,ESP-WROOM-32 と Sensirion SHT

Ubiquiti は Edgerouter を出している会社,くらいの認識だったのですが,この記事のにある「全ての機器をUniFi Controllerを通じてブラウザ・Mobileアプリから管理する事が出来ます。」を読んで俄然興味がわいてきました. Edgerouter は価格性能比の良さはあるものの,使いこなすには独自の設定コマンドを覚える必要があり,やや敷居の高いものでした.しかし,アプリから設定ができるようになると話が違ってきます. いろいろと調べてみると,UniFi という新しいプラットフォームでは,ARM ベースの新しいソフトスタックに移行し,設定方法も一新されていることが見えてきました.しかも,心臓部となる DreamMachine のハードについて調べてみたところ,ネットワーク機器として圧倒的にスペックが高い.つまり,ソフトによる付加機能に自信がありそう.これはもう触ってみ

画像変換 まず,Kindle に表示できる形式に画像を変換します.具体的には,8bit Gray の形式で ×ばつ1448 のサイズの画像を生成します. ImageMagick をインストールした環境であれば下記のコマンドを実行すれば OK. convert 入力画像 -resize 1072x1448 -extent 1072x1448 -colorspace Gray -colors 256 kindle.png

SSH ログインできる Kindle Paperwhite の画面表示を制御下に置く方法を紹介します. このページでは次の3項目のやり方を紹介しています. スリープの停止 GUI フレームワーク停止 LED の制御 これらを適用したうえで 『Kindle Paperwhite に画像表示』 を実行すれば,Kindle の画面表示を思いのままに制御できます.

はじめに HPE ProLiant MicroServer Gen8 は下記の特徴を備えており,NAS や自宅サーバ用途にとても適しています. 小型でありながら,アクセスが容易な HDD 4台に加えて,SSD 1台と SD カードが接続可能 リモート管理ツール iLO4 に対応しており,ディプレイやキーボードを一切接続しなくても運用可能 ファンはあるものの,基本的に静か 家庭用を含めた小規模オフィス向けのサーバーとして良くできており,使い方は難しくないものの,いくつかお勧めのセッティングがありますので紹介します. 内蔵CD ドライブの代わりに SSD を搭載 HDD 4台は ZFS 等を使ってストレージ専用に割り当てた方が使い勝手が良いので,OS をインストールする先として SSD を追加するのがお勧めです. SSD 用の専用ドライブはありませんが,内蔵 CD-ROM ドライブにつながって

材料 使用したのは SUS 株式会社のアルミパイプ構造体,グリーンフレーム GF-S です. グリーンフレームはまだ一般的にあまりなじみがないように思いますが,工場や倉庫などではその圧倒的な実用性が指示されて,広く使われています. 今回,ラックを作るにあたって魅力を感じたポイントは次の3点です. 1. 簡単に組み立てられ,自由度も高い 5mm の六角レンチで締めるだけで,任意の位置でフレームを直角に固定できます.これを実現しているのが,下図のような特徴的な固定機構です.フレームに平行に設けられている溝にたかる形で固定するので,メタルラックのような固定位置の制約がありませんし,直角も綺麗にでます. 2. 圧倒的に軽量なのに強度も十分 一般のメタルラックはフレームに鉄などを使っているので,それなりの重量がありますが,アルミだと比較にならないほど軽いです.軽いので,組み立ても移動も簡単です. 重

YAMAHA のルータ RTX830 で,IPv4 over IPv6 (MAP-E) での高速通信の恩恵を受けながら,スマホ等からの VPN 接続(L2TP/IPsec)も行えるようにする方法を紹介します. 背景 スマホで VPN を利用する場合,普通は L2TP/IPsec を利用することになりますが,このプロトコルは 1701 ポートで待ち受けを行う必要があります.一方,一般的なネット接続環境で IPv4 over IPv6 (MAP-E) を使う場合,外に見える IPv4 アドレスは他の人と共用になり,使えるポートが制限されてします. そのため,ネット接続環境を IPv4 over IPv6 に移行した場合,そのままだとスマホからの VPN を利用できません. 解決策 この制約は,VPN 関係の通信を IPv4 ネイティブにすることで回避することができます. IPv4 over I

物置が暑い 物置を買って組み立ててみたものの,とにかく暑いことに気づきました. 温度を測定するとこんな感じ. 外気温に対して,19°C近く高い温度になってしまっています. 物置を設置したのは,南側に壁がある,こんな場所. 従って,熱は天井から来ているものと思われます.12時を超えた当たりから温度が急上昇していることもそれを裏付けています. そこで,天井に断熱材を貼って,改善を図ることにしました. 天井の断熱処理 使用したのは 50mm 厚のスタイロフォームIB. ヨド物置 エルモ ESE-2109 の場合,これ 1 枚で天井全体をカバーできます. カットする際は,段ボールを切るために作られたダンちゃんを使うのがお勧め.いやな音がすることもなく,サクサク切れます.

はじめに LTO ドライブは新品ではなかなか手が届かない価格なので,個人だと中古しか選択肢がありませんが,中古だとその状態が気になります.特に磁気ヘッドは磁気テープと接触して摩耗するにも関わらず,外観からは状態がわかりません. 気になって調べて見たところ,HP 製のドライブには状態を調査する手段が用意されていることが分かりました. 準備 HPE Library & Tape Tools を導入します. HPE Library & Tape Tools https://support.hpe.com/connect/s/softwaredetails?language=ja&collectionId=MTX-6d5d29b8407d4250 手元の環境は Ubuntu なので,例によって deb に変換してからインストールします. wget https://downloads.hpe.com

ひょんなことから磁気テープについて調べ始めたところ,大きな変化が起きていることがみえてきましたので紹介します. はじめに 一般的には磁気テープってなじみが薄いと思いますが,最近のものはいろいろ進化していて,優れた特徴を持っています. ストレージに関しては素人ですが,調べてみて目を引いた特長をあげると次のようになります. 継続する容量増加 HDD を上回る書き込み速度 高い信頼性 長期データ保持 使い勝手 これらを踏まえると,写真や動画データを多く扱う個人の方には,大容量 NAS を継ぎ足していくよりも優れたソリューションかも知れません. (ドライブは新品だと手が出る価格ではないのでヤフオクで調達のこと) 以降では,それぞれの特長について順に紹介します. [20年1月17追記] テープの性能向上を支える材料(BaFe磁性体)についてこちらに追記しましたので,合わせてご覧いただけると幸いです.

はじめに 物置の中は太陽光に照らされると高温になってしまうため,換気扇を設置することにしました. 構成部品は,『物置に換気扇をつけましょう!』を参考にしてパソコンとかで使われている 12cm サイズの DC ファンを使うことにしました. 換気扇の設置の一番のハードルは,換気扇のための穴の確保です.そこで,穴開けに必要になる工具や作業手順について順に説明します. 必要な工具 加工する物置はヨドコウのエスモなのですが,壁はガルバリウム鋼板でできています.表面は亜鉛なので比較的柔らかいのですが,中心部分は鋼板なので専用の工具がないと作業が難しいです. 今回使ったのは次の2つです. マキタ 充電式4モードインパクトドライバー 14.4V 黒 TP131DZB 電動ドリルにもなるインパクトドライバーです.普通の人が日曜大工する分にはこれさえあれば事足ります. 最近は,18V タイプの TP141DZ

はじめに 少し前から電子工作を始めたのですが,そのなかで一番気になっていて,かつ,答えがなかなか出ないものが「収納」になります. 電子工作をする場合,下記の理由から,部品の在庫が必然的に増殖していきます. 必要になる部品の種類が多い (抵抗,コンデンサ,ダイオード,センサーモジュール,コネクタ,等々) 必要な部品が1つでも足りないと完成しないので,週末作業でテンポ良く作るには手元在庫が不可欠 国内通販だと部品単価に対する送料の割合が大きく,まとめ買いをしがち こうして増える一方の部品在庫が悩みの種なのですが,ネット上には作ってみた系の記事はあれど,在庫をこやって管理してます系の記事がなかなかありません. なかなか決め手になる整理方法がみつからなかったのですが,どうにか一つの解に落ち着いてきました. NC ボックスによる収納 それがこちら. 樹脂製の透明ケースに種類毎に部品を入れ,それをワイ

Raspberry Pi を定点カメラとして使うために,電源 ON してからなるべく早く画像を撮影してアップロードする方法を探りましたので紹介します. はじめに 電気二重層コンデンサで駆動する定点カメラを作ろうと思い立って考えた結果,Raspberry Pi Zero W を使うことにしました.Raspberry Pi には SONY の IMX219PQ を使ったカメラモジュールが公式に用意されおり,高品位な撮像が期待できます. Raspberry Pi を使うにあたって気になるのが消費電力.電気二重層コンデンサを使うことを考えるとなるべく絞りたい. このためには,素早く起動して撮影を行い,後は電源を切っておくことが重要です. そこで,Raspberry Pi の起動時間の高速化に取り組むことにしました. 撮影スクリプト 撮影に使用するスクリプトは次のものです.PiCamera を使って

はじめに 以前 『ESP32 の ULP を活用したワイヤレス雨量計』を作りましたが,ししおどしの仕組みで計測する仕組みなので,ある程度雨が本降りになるまで雨を検出できません. そこで,ESP32 のタッチセンサー機能を活用して雨滴そのものを検出するセンサーを作ることにしました. 原理 ESP32 には静電容量式のタッチセンサー IF が搭載されています.本来は次のようにして使います. ESP32 の動作としては,一定期間に特定の電圧になるまで充放電を繰り返させ,そのサイクル数をカウントして出力します.静電容量が増えると充放電にかかる時間が長くなり,一定期間に充放電できる回数が減ります.そのため,カウント数をモニタすることで静電容量の変化が読み取れます. タッチセンサー IF の先に雨滴で静電容量が変化する雨滴センサーを接続すれば,雨の検出を行うことができます. 必要な部品 AliExpr

はじめに Interface 2018年10月号の「IT農耕実験」特集を見て,庭の苔の水やりに使えないかと調べはじめ,こつこつ2ヶ月ほど週末作業を続けて無事完成したので紹介します. 「本格」と謳うにあたり,次のようような方針を立てました. 10年程度の安定稼働 せっかく作るので,家のインフラとして安心して10年間程度安定稼働させることを目指します. フェールセーフ 長期稼働にはトラブルが予想されるので,そういった場合にも問題が大きくならないように部品選定を行います. 簡単操作 家族でも簡単に使えるよう,スマホから操作できるようにします.特定の時間に自動的に水やりする機能も付けます. システム構成を以下に示します. Raspberry Pi に Web サーバを立て,スマートフォンから制御を受け付けます. Raspberry Pi はそれを受けて電磁弁の制御を行います. 水量はセンサでモニタ

ESP32 を使った WiFi 温湿度計を単3乾電池2本で約4ヶ月の長期間動作させることができたので紹介します. 動作実績 今回作成したセンサーは,真冬の屋外設置で 2017年11月22日 〜 2018年3月24日 の約4ヶ月間動作しました. その期間の温度および乾電池の電圧の変化は次のようなりました.途中,0 °C以下になる期間もありましたが,動作を継続できています. 動作を停止する直前の様子を次に示します.温度変化に呼応して乾電池の電圧が変動し,温度が 7 °Cくらいに落ちたタイミングで力尽きていました. 暖かい季節や室内設置であればもう少し持ちこたえられそうな感じです. デバイス構成 今回,長期動作が確認できた WiFi 温湿度計は次のような構成になっています.屋外にも設置することを想定しています. 昇圧コンバータ TPS61291 を使った乾電池2本駆動 センサーを屋外に配置したかったので

今までコンクリートへのネジ止めなんて考えた事無かったのですが,やってみたら意外と簡単だったので紹介します. はじめに コンクリートにネジ止めする方法は Web ページや Youtube 等でいろいろ紹介されていますが,必要な部品の型式まで紹介されていることががなかったので,まとめてみました. 必要なもの Amazon で入手するもの マキタ 充電式4モードインパクトドライバー 14.4V 黒 TP131DZB 電動ドリルにもなるインパクトドライバーです.振動ドリルモードがあるので,コンクリートにもΦ8mm まで穴開けできます.普通の人が必要な穴開けであれば何でもカバーできる優れものです. 少し高くなりますが,バッテリーの使いまわしを考えると,今から買うなら18V版のTP141DRGXBがおすすめです. MonotaRO で入手するもの カールプラグ ×ばつ25 コンクリートにネジをしっかり固

スクリプトと連携してエアコン操作がしたかったので,Raspberry Pi Zero W でスマートリモコンを作ってみました. はじめに 最近,スマホのアプリからエアコンとかを操作できるスマートリモコンがいろいろ出ています. Broadlink RM Mini3 とかだと Aliexpress で 16ドル 程度で手に入るので自分で作るメリットはなくなってきていますが,スクリプトから自動制御したかったので Raspberry Pi Zero W で作ることにしました. 目標は次の2点. 部屋のどこにおいても制御ができる信号強度 リビングにも設置できるようような外観に 前者だけだと,次のようなお手軽モジュールが売られていますが,常用するにはもう少しシンプルな見た目にしたい. 必要な部品 必要な部品はこんな感じ. 秋月電子 で入手するもの 5mm 赤外 LED L12170 リモコンの肝となる赤

はじめに ESP32 は間欠動作させるのであれば,平均消費電流を 1mA 以下に抑えることが可能です.そこで,太陽電池での駆動にチャレンジすることにしました. 蓄電池の候補としてはいくつかありますが,今回は下記の観点で電気二重層コンデンサを使うことにしました. サイズが小さい 炎天下での長期使用でも安全 鉛蓄電池だと容量は大きいもののサイズも大きくなって,小型である ESP32 のメリットが活かせません.一方.リチウム電池だと,サイズは小さいものの,炎天下での長期使用に不安が残ります. その点,電気二重層コンデンサは ESP32 を1〜2日駆動する容量があり,しかも 85°C まで使えるので,太陽電池と組み合わせるのにぴったりです. 必要な部品 必要な部品はこんな感じ. 秋月電子 で入手するもの 携帯機器用ソーラーモジュール(太陽電池・ソーラーセル) 300mW 薄型の太陽電池です.コンパク

はじめに ESP32 で WiFi 接続するサンプルはすでにいろいろありますが,ESP32 の特長の 1 つである,低消費電力に着目した実用的なサンプルはまだ無いようです.そこで,消費電力の小ささを活かせるコードを紹介します. 無線 LAN に定期的に接続する使用形態の場合,消費電力≒無線LAN通信時間,となりますので接続時間の最小化を行っています. ポイント 接続時間を短くするために工夫した点は以下のとおりです.最初の 4 つは,『ESP32 の無線 LAN 通信の電力削減』で紹介した内容になります. CPU 周波数 CPU 周波数をデフォルトの 160Mhz から 240MHz に変更.sdkconfig にて設定. 切断処理 通信が終わったら WiFi を切断し,次回接続時にスムーズにつながるようにします.wifi_stop() 関数にて処理. IP アドレスチェック DHCP から

背景 「Fluentd と Raspberry Pi で作るセンサーネットワーク」では,Raspberry Pi を使って WiFi 経由でセンシングする方法を紹介しましたが,この方法では電源がとれない場所に設置できないという欠点がありました.Raspberry Pi は消費電力が大きすぎ,長期間の電池駆動には適さないためです. そこで今回は,低消費電力で動作する ESP32 を使い,乾電池で動作する WiFi 温湿度計の作り方を紹介します.単3乾電池2本で約3ヶ月程度は動作するので,電源の無い屋外等に設置するのにぴったりです. ホスト側のソフトとしては,Fluentd を使用します. 必要な部品 必要な部品はこんな感じ. AliExpress で入手するもの ESP-WROOM-32 格安の WiFi モジュールです.Arduino IDE で開発することができます. ESP-32S A

はじめに 前回は,ESP32 のソフトを変更することで,無線 LAN 通信時間を削減しました.一方,紹介した内容を取り込んでも,アクセスポイントに接続してから SYSTEM_EVENT_STA_GOT_IP イベントが発生するまでに 1 秒以上消費していることが多いかと思います. 今回は,ネットワーク側の設定を変更することで,この部分の時間を大幅に短縮する方法を紹介します. 問題 ESP32 のDHCP 関連の動作ログを出力させてみると下記のようになります.ポイントとなる箇所を黄色背景にしてあります. @ 881 ms dhcp_start(netif=0x3ffc5700) st1 @ 881 ms dhcp_start(): starting new DHCP client @ 881 ms dhcp_start(): allocated dhcp@ 881 ms dhcp_start

背景 ESP32 を乾電池で駆動することを考えた場合,まず必要なのは Deep Sleep の活用ですが,次に気になるのは CPU を動作させているときの消費電力です.CPU でほとんど処理を行わない場合,これは無線 LAN 通信にかかる時間とほぼイコールとなります. このような状況では,無線 LAN 通信時間を削減することが,消費電力削減に直結します. 例えば,5分間に1回無線 LAN 通信を行う場合において,1回の通信あたり3秒かかる場合,平均消費電力は 150 * 3 / (60 * 5) = 1.5mA となります.(無線 LAN 通信時の消費電力を 150mA と仮置き.通信時以外は Deep Sleep に入っているとすると消費電力は数 uA のため,ほぼ無視できます) 一方,通信時間を 3秒 → 2秒に削減できた場合,平均消費電力は 150 * 2 / (60 * 5) =

はじめに ESP32 は消費電力が少ない IC ですが,CPU 周波数を 80MHz ほどに落としても少なくとも 20mA 程度は流れます.単三アルカリ乾電池だと約 2000mAh なので,2個使いだとざっくり 2000 * (1.5*2 / 3.3) / 20 / 24 = 3.8日で空になってしまいます. 一方,ESP32 には,低消費電力で動作する ULP (Ultra Low Power) コプロセッサが内蔵されています(下図赤丸). ULP は 8MHz で動作するシンプルなプロセッサで,4 つの 16bit レジスタと 30 程度の命令を備えています.CPU を deep sleep にした状態で動かすことができます. そのため,消費電力に対する要求が非常に厳しい条件でも ESP32 を活用できるようになります. 今回は,ULP を使って,高性能な温湿度センサである SHT-3

Kindle Paperwhite を Raspberry Pi で収集したセンシングデータの表示パネルとして使う方法を紹介します. はじめに Kindle Paperwhite をディスプレイとして見た場合,以下のスペックとなります. 解像度 ×ばつ1448. FullHD には足りませんが,720p よりも画素数が多いです. 色深度 4bit グレースケール. 単純な白黒では無いので,境界部分にアンチエイリアスが適用された綺麗な表示ができます. DPI 300. 最近の iPhone が 326 なので,ほとんど遜色ありません. というわけで,白黒表示させるだけであれば,性能は十分. 表示例 実際にパネルとして使ってみるとこんな感じの表示になります. コントラストが圧倒的で,ディスプレイや白黒液晶とは段違いの視認性が得られます.それでいて,低消費電力.言うことなしです. このような