PySimpleGUI のメモ

PySimpleGUI のメモ

 

 

Dog_to_Headのpythonバージョン AndroidスマホのPyroid3

 

以前Kotlinで作ったDog_to_Headのpythonバージョンです。

AndroidスマホのPyroid3で動かすために作りました。GUIつくるのめんどくさかったのでCUIのまま使ってください。

 

 

python : pyscript

 

 

python : logging モジュールの使い方

使い方例

 

 

 

です。

 

FFTのやりかた

FFTです

 

 

はい 以上

Unity:物理 自由落下

今日は、Unityを使って簡単な物理計算をやってみようと思います。

跳ねるボールを作ってみます。

Unity上で球を上空へ配置した状態で、下記のスクリプトをアタッチします。

ゲットコンポーネントしますがUnityのrigidbodyは使用せずにMyRigidbodyというスクリプトを自分で定義します。

MyRigidbodyの中では加速度 速度 位置について時間ごとの計算を行います。

後に次のスクリプトでAddForceメソドを定義しますが、これで任意の方向に力を加えることができます。ここでは重力加速度になるようにy = -9.8としました。

通常のrigidbodyでgravityを定義できますが、今回はなるべく自分で定義していくことをコンセプトとしています。

球にアタッチする2つ目のスクリプトとしてMyRigidbodyを定義します。

加速度 速度 位置の変数をVector3型で用意します。

ステップ幅を1/60sとします。ここを1/600とすると 1/10スローモーションとして演算できます。

初期化のところでは、オブジェクトのtrasform.positionを取得するだけです。

AddForceメソドをpublicとして定義します。1つ目のスクリプトで読み込めるようにするためです。

で、引数として forceを入れます。さっきのVector3 (0f,-9.8f,0f)ですね。

このforceはaccelerationに加算されます。初期ステップ目では -9.8m/s2ということです。

1ステップ更新すると、このaccelerationに対して時間dt=1/60s を掛け算した値であるvelocityが計算され、さらにそのvelocityに時間dtを掛け算した変位(1ステップの移動量)positionが計算されます。

これでpositionはどんどん下がっていくので、床と衝突します。

衝突は、オブジェクトの中心座標分だけ床から浮いた状態を床との接触状態と考えてif文で検知したら速度を反転させ跳ね返るようにします。

最後にaccelerrationはゼロに初期化して、次のステップで再定義されるための準備をします。

 

IOT:速くて軽い MQTTプロトコル

こんにちは、Keita_Nakamori(´・ω・`)です。

みなさんIOTしていますか?

今日はIOTで流行っている通信プロトコルであるMQTTについてやっていこうと思います。

なぜMQTTか

OASISという規格団体において、軽い、公開、単純、簡単に使えるというコンセプトで設計されたプロトコルです。

従来のHTTPプロトコルは人と人がコンピューターを介してコミュニケーションを取ることが前提となっており、1つのコンテンツで多くの情報をやり取りしています。

しかし、IOTの場合は莫大な数のIOTデバイスと接続することになりますので、速くて軽いプロトコルである、”MQTTプロトコル”を使いこなしていく必要があります。

MQTTの特徴

すこし専門用語を出しますが、

MQTTはクライアント・サーバー間のpublish・subscribeメッセージをバイナリ(2進数)でやり取りするプロトコルです。

  • トランスポート層ではTCPをベースとます。
  • セキュリティはTLS/SSLを使用します。
  • MQTTは確実なデータ発信と重複を避けることができます。
  • 順序が決まっていてかつ可逆的な2進数情報をread/writeの両方向に対して適用されます。

MQTTの用語

peer:仲間という意味で、PCやIOTデバイスのようなサーバーではない端末のことです。MQTTクライアントとも言います。

Broker:サーバーのことです。Central MQTT BrokerとかLocal MQTT Brokerという使い方をします。

Publish:Brokerにデータを渡す。

Topic:Publishされたデータを格納する箱。encodingはutf-8。例えばAなら01000001という2進数8bitで表現されます。

Topic Level:トピックはツリー構造で格納されます。例えば

  • mytopic/machine_001/transmission_system_001/bearing_001/temperature

というように、トピックレベルセパレーターと呼ばれるスラッシュ記号で表現します。この各ディレクトリのことをトピックレベルと呼びます。

Subscribe:Broker内のTopicのデータを送ってもらうよう申し入れをします。

QoS:サービス品質 Quality of Serviceです。

レベルの低いものから

QoS_0

Publisherがメッセージを投げたらBrokerを通してSubscriberに渡す。そして、Publisherはメッセージを消す。

QoS_1

PublisherはメッセージをBrokerに投げる前に、Publisher自身がメッセージを保持する。PublisherがメッセージをBrokerに投げたら、Broker内で一旦保持してからSubscriberにわたす。渡ったらBrokerはメッセージを消して、続いてPublisherもメッセージを消す。少し複雑になりました。

QoS_2

PublisherはメッセージをBrokerに投げる前に、Publisher自身がメッセージを保持する。PublisherはメッセージをBrokerに投げたら、Broker内で一旦保持してからSubscriberにわたす。渡ったらBrokerはPUBRECをPublisherへ渡して、PUBRELが返ってきてから、Broker内のメッセージを消す。

渡ったらBrokerはメッセージを消して、PUBCOMPを渡す。

それによって、Publiserはメッセージを消す。とても長い手順を踏むことになります。

MQTTのヘッダーフォーマット

頭にヘッダー情報をつけます。ヘッダーは2バイトで構成されています。

  1. 4bitでコマンドメッセージタイプを指定します。
  2. 1bitでDUP(デュプリケート、複製)
  3. 2bitでQos Level(Quality of Service Level)
  4. 1bitでRERTAIN

これで1バイトです。

次の1バイト中最大4bitを使ってRemaining Lengthを表現します。

その次にペイロード(内容)を書いていくのですが、それはまたあとでやりましょう。

 

 

 

IOT:ラズベリーパイ パーティクルセンサー

どーもご無沙汰しております、Keita_Nakamori(´・ω・`)です。

先日、パーティクルセンサーが届きましたので、使ってみようと思います。

Particle Sensor Model PPD42NS

ヒーターで空気を温めて上昇気流を作り、光学式センサーを通過させることによって、粒子数をカウントするとのことです。なので、向きが大事です。

スペック

スペック的にPM2.5なんてのも取れそうです。

安定するまでに1分間必要と書いてあるので、スクリプトの中で”現在立ち上げ中です。”とか”カウントダウン”とかを入れてあげると良いと思います。

  • 検出可能な粒子サイズ: 1μm (minimum.)
  • 検出濃度範囲: 0~28,000 pcs/L (0~8,000pcs/0.01 CF=283mL)
  • 供給電圧: DC5V ±10% (CN1コネクタ:ピン1=GND , ピン3=+5V)
  • 作動温度範囲: 0~45°C
  • 作動湿度範囲: 相対湿度95% 以下 (結露なきこと)
  • 電力消費: 90mA
  • 周囲温度: -30~60°C
  • 安定するまでの立上時間:1分
  • 電源ONから安定に必要な時間:1分
  • 寸法: 59(W) × 45(H) × 22(D) [mm]
  • 出力方式:負論理、デジタル出力 ← ここは後で解説します。
  • Hi :  4.0V以上  Low :  0.7V以下

コネクタ

右から 黒 赤 黄 のケーブルがついた脱着可能なコネクタがついていました

しかし、これ、ブレッドボードに刺さるわけでも、ブレッドボード用のケーブルがささるわけでもないので、取っ払ってしまいました。

コネクタケーブルを引き抜くと、ちょうどラズパイのGPIOと同じサイズのピンが出てきますので黒 赤 黄の3本のメス型ケーブルに差し替えました。

説明書によると 右から

CN : S5B-EH(JST)
1 : COMMON(GND)
2 : OUTPUT(P2)
3 : INPUT(5VDC 90mA)
4 : OUTPUT(P1)
5 : INPUT(T1)・・・FOR THRESHOLD FOR [P2]

となっていますので、使用するのは、黒:GND 赤:5V 黄:出力P1 の3つになります。

ラズパイ側のGPIO

事前に必要な知識として、ラズパイGPIOピンの指定方法には2種類の表現があります。

1.BOARD番号で指定する場合

PythonではGPIO.setmode(GPIO.BOARD)と書きます。

ラズパイのボード(基盤)の配置順に番号が振られていて、たとえばpin=40とした場合はGPIO21のことを指します

2.BCM番号で指定する場合

こちらはGPIO.setmode(GPIO.BCM)と書きます。
GPIO21を指定したいときは、そのままpin=21と書きます。

こちらのほうがわかりやすいので私はこちらを使っています。どっちでもOKです。

出力データと処理の話

  • 出力はパルスで出力されます。
  • 低パルスの状態が30秒間に占める割合(LPO:Low Plulse Occupancy time)を粒子数として換算するようです。

「1μm以上の粒子が283mLの中に何個入っているか」と「低パルス占有率」の関係を測定したサンプルデータです。(メーカーHPより)

 

スクリプト

では、センサーから出力されたLowパルスの占有率を算出しましょう。

まずは、うまく行かなかった例です。

改良

動かないので、改良ついでにクラス化してみました。

なおかつ30秒ごとに出力される粒子濃度のデータをconsentration.txtに随時書き出すようにしました。

 

出力:consentration.txt

中身は下記のような感じです。

データ処理

データを処理するためにpandasで読み込んで、整えましょう。

文字パターン抽出 ” .str.extract() ” で文字列を 年月日 時間 濃度 に切り分けます。

すると、こんな感じで切れました

ymd hms ms consentration
0 2019-05-30 19:16:40.318976 0.07213182909293626
1 2019-05-30 19:17:10.434010 0.0951778309901365
2 2019-05-30 19:17:40.536987 0.07830632987722516
3 2019-05-30 19:18:10.660109 0.05319190541036891
4 2019-05-30 19:18:40.774304 0.030014825256954498
5 2019-05-30 19:19:10.876265 0.01660005851583172
6 2019-05-30 19:19:40.980323 0.019892370764988204

可視化

ざっくりとグラフを書いてみます。

なんじゃこりゃ(*´﹃`*)

でもとりあえず、なんかおかしいことは分かりました。なんで階段状なんだろう。

 

もっと研究が必要ですね。