豆腐とコンソメ

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ラズパイ工作ともろもろのプログラム勉強記録

ラズパイで大人のモーターを操作する

こんにちは!

もう、すっかり秋ですね。 年を取ると、一年が本当に早くってびっくりします。

こんな調子だと、気づけばクリスマス、なんてことも!

そこで今回は季節を少し先取りして、クリスマスプレゼントにも使えるかもしれない素敵な電子工作に挑戦してみたいと思います。

何ができるかは最後のお楽しみだよ!

f:id:konoemario:20170928222240p:plain:w500


購入するもの

今回、使うものは以下の通りです。

  • ラズペリーパイZeroセット
  • モータードライバー(DRV8835)
  • ジャンパワイヤ数本
  • ブレッドボード
  • 電池ケース(4本入るやつ)と単三電池4本
  • 大人のモーター

ラズパイZeroから、電池ケースについては、モーターを動かす際に必要となる一般的なキット。

以前、DCモーターを動かすときに使ったものが残ってるので、この辺を流用しました。

www.tohuandkonsome.site

大人のモーターについては、好きなものを購入しよう!
自分はこんな感じのやつを購入しました。

f:id:konoemario:20170927225900j:plain:w500


ラズペリーパイZeroの設定をしよう

何はともあれ、まずはラズパイを用意しよう。
とはいえ、ラズパイの初期設定については、こちらの記事にも書いたので、ここでは省略しちゃうよ。

www.tohuandkonsome.site

PythonとラズパイのGPIOをコントロールするWiringPiまで使えるようなれば大丈夫!


大人のモーターを電子工作に使えるようにする

ブレッドボードに接続しやすいように、ハサミでケーブルを途中で切っちゃうよ。

カッターでビニール部分を削ると、プラスとマイナスの導線がでてきた。

ちなみに行き当たりばったりでやってるから、ここでどうしよもなかったらこの企画は、ここで中止だったよ!

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ラズパイと大人のモーターをつなげる

そしたら、ラズパイと大人のモーター、電池、モータードライバたちをブレッドボード上でつなげます。
なんだかごちゃごちゃしているけれども、こんな感じでつなげてみたよ!

f:id:konoemario:20170927231758j:plain:w500

写真には、DRV8835以外のモータードライバと、普通のDCモーターが写っているけれども、これは気にしないで大丈夫!

最初にいろんなモータードライバーと、DCモーターでテストしてたんだ。

モータードライバーの制御は、以下のサイトが一番わかりやすいです!
英語なのでなんとなくしかわからないのですが、それでもなんとなくわかる、わかりやすさです!

www.pololu.com

今回は、シンプルなPHASE/ENABLEモードで設定を行っているよ!

余談ですが、同じDRV8835でもピンの数が少ないやつがあったりして混乱したことがあります。

モーターを動かすシンプルなコード

とりあえずモーターが動くか確認します。

DRV8835を使ったモータ制御

うまくいけば、激しく動くはずです。

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操作画面を作成する

コマンドラインからも動かせるのですが、せっかくなので、操作画面を用意しましょう。

そのほうがきっと盛り上がるはずです!

Flaskを準備する

操作画面は、一番シンプルなpythonのWebフレームワーク「Flask」を使用します。

ラズパイにさっそくFlaskをインストールします。

Flaskをインストールするよ

pi@raspberrypi:~ $ sudo pip install Flask
Collecting Flask

インストールが終わったら、小さいWebアプリであるapp.pyを書こう。

最小限のFlaskアプリケーション app.py

from flask import Flask
app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello_world():
    return "Hello World!"

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0')

書き終わったら、さっそく起動してみよう。

$ python app.py
python app.py
 * Running on http://0.0.0.0:5000/ (Press CTRL+C to quit)

無事、起動したかな?

起動したら、PCで「http://ラズパイのIP:5000」にアクセスしてみよう。
こんな画面が見れるはず。

f:id:konoemario:20170924112442p:plain:w300
こんな画面

無事見れたら、Webアプリケーションを止める。
コマンドライン上で、「Crtl + c 」で終了させよう。

さきほどのdc_motor.pyを呼ぶ処理を書こう

それでは、さきほどのdc_motor.pyを、app.pyと同じディレクトリに置こう。

app.pyとdc.motorを同じところに

$ tree
.
├── app.py
├── dc_motor.py


次にapp.pyを修正します。

app.py

from flask import Flask
from flask import render_template
#dc_motorを使えるように
import dc_motor

app = Flask(__name__)

@app.route('/')
def hello_world():
    return "Hello World!"


#URL「http://ラズパイのIP:5000/start」にアクセスがあった場合の処理
@app.route('/start')
def start_motor():
    dcmotor = dc_motor.DC_Motor_DRV8835(a_phase=14, a_enbl=15)
    dcmotor.start()
    return "start"


#URL「http://ラズパイのIP:5000/stop」にアクセスがあった場合の処理
@app.route('/stop')
def stop_motor():
    dcmotor = dc_motor.DC_Motor_DRV8835(a_phase=14, a_enbl=15)
    dcmotor.stop()
    return "stop"

if __name__ == '__main__':
    app.run(host='0.0.0.0')

ここでは、「/start」「/stop」それぞれにアクセスがあった場合、さきほどのクラス「DC_Motor_DRV8835」のモーターを回転させるstartメソッドと、止めるstopメソッドを呼ぶようにします。

試しにこの段階で、「http://ラズパイのIP:5000/start」にアクセスすると、モーターが動きます。

画面をつくろう

最後に、シンプルな操作画面をhtml、css、javascriptでつくっちゃいましょう。

完成イメージはこんな感じです。

f:id:konoemario:20170928221402p:plain:w300

せっかくなのでHerokuにもデプロイしました。

https://sample-basic-css.herokuapp.com/sample/2/toggle3

ただですね、スマホとかの小さい画面でみることを一切考慮していない残念な画面になってます。

まず、リソースを置くディレクトリをそれぞれ作成します。

ディレクトリを新規につくる

$ mkdir templates static

ディレクトリ構成はこんな感じになるよ。

こんな感じになる

$ tree
.
├── app.py
├── dc_motor.py
├── static
└── templates

そうしたら、htmlファイルをtemplates配下に、cssとjavascriptをstatic配下に置きます。
ついでにapp.pyのルートディレクトリにアクセスがあった場合(つまりトップ画面)の処理を以下のように修正します。

app.py

@app.route('/')
def hello_world():
    #テンプレートエンジンを使うよ。デフォルトでtemplates配下を探しに行くよ。  
    return render_template('index.html', title="大人のモーター")


それぞれのファイルはこんな感じにしました。

index.html

<!doctype html>
<head>
   <link rel="stylesheet" href="{{ url_for('static', filename='style.css') }}">
   <script type="text/javascript" src="{{ url_for('static', filename='motor.js') }}"></script>
   <link rel="stylesheet" href="https://fonts.googleapis.com/earlyaccess/hannari.css">
   <title> {{ title }} </title>
</head>

<div class="container">
    <input class="toggle" id="left-toggle" type="radio" name="toggle" >
    <label for="left-toggle" id="left-label">うごく</label>
    <input class="toggle" id="right-toggle" type="radio" name="toggle" checked>
    <label for="right-toggle" id="right-label">とまる</label>
</div>

また、以下のcssファイルもstaticディレクトリ配下に置きます。

style.css

*,*:before,*:after{
  box-sizing: border-box;
}

html,body{
  height: 100%;
  font-family: "Hannari";
}
.container{
  position:relative;
  z-index:0;
  display: flex;
  justify-content: center;
  align-items: center;
  height: 100%;
}

input[type="radio"]{
  display: none;
}

label{
  border:3px solid #ff99cc;
  padding:10px;
  width: 50%;
  max-width:500px;
  max-height:300px;
  min-width: 100px;
  min-height: 60px;
  height: 50%;
  /*
  font-size:4.375 vw;
  */
  font-size:150px;
  display: flex;
  align-items: center;
  justify-content: center;
  position: relative;
  transition: background 600ms ease, color 600ms ease;
  min-width:61px;
  cursor:pointer;
}

#left-label:after{
  top:0;
  left:0;
  position:absolute;
  content:"";
  height: 100%;
  width: 100%;
  background-color:#ff99cc;
  transition: left 200ms cubic-bezier(0.77, 0, 0.175, 1);
  z-index: -1;
}

#left-label{
  border-right:0;
}

/*疑似要素afterを右のラベルの上にかぶせる。*/
#left-label:after{
  left:100%;
}

input[type="radio"]:checked + label{
  color: #fff;
  transition: color 200ms;
}

input[type="radio"]:checked + label:after{
  left:0% !important;
}

motor.js

console.log("motor.js");

function requestMotorControll(message){
    const request =  new XMLHttpRequest();
    request.open("GET", "http://localhost:5000/" + message);

    request.addEventListener("load", (event) => {
        console.log(event.target.status);
        console.log(event.target.responseText);
    });

    request.send();
}

//DOMの解析が全部終わってからじゃないと、要素が取得できないことがあるんだねぇ
document.addEventListener("DOMContentLoaded", function(event) {
    console.log("DOM fully loaded and parsed");

        
    var leftToggle =  document.querySelector("#left-toggle");
    leftToggle.addEventListener("click", function( event ){
        //console.log("left toggle");
        requestMotorControll("start");

    });
    
    var rightToggle =  document.querySelector("#right-toggle");
    rightToggle.addEventListener("click", function( event ){
        //console.log("right toggle");
        requestMotorControll("stop");
    });
    
});

画面に関しては、CodePenで素敵なトグルボタンを探していたのですが、シンプルなトグルという言葉を信じて見てたのですが、ある程度理解するのにものすごく時間がかかりました。
HTMLとCSSになんだかとても苦手意識があります。

See the Pen Simple Toggle by Dominic Magnifico (@magnificode) on CodePen.

最後に

ここまできたら、あとはラッピングしてプレゼントするだけです!

あれ、プレゼント相手の家でラズパイのWifiの設定しないといけないとか、外部からアクセスするときはルーターの設定しなきゃとかあるんですが、二人の愛の間にはきっとささいな問題です!

僕には何に使うかわかりませんが、カメラをつけてボタンの画面からみても面白いかもしれませんね!

それでは、素敵なクリスマスを!