ESP8266photo

ESP-WROOM-02

5$/600円のZeroや、10$/1200円のWiFi,Blue Tooth付きのZero-Wが日本でも発売され(Wはまだ発表のみですが)、ますます勢いに乗るRaspberry Piですが、コントローラーで使用する時には一つ弱点があります。それは消費電力が大きい事です。

宅内でAC電源を使用して動作させる分には、あまり問題にはならないのですが、AC電源が使えない場所でバッテリー動作が必要な局面では、この消費電力の大きさがネックになります。
Raspberry piは、UNIX系のOSを使用してWiFi等を常時使う構成が基本なので、そのために消費電力が大きくなるのは致し方ないところでしょうか。
UNIXを使用する事で得られる、高機能や・フレキシビリティーとのトレードオフがこの高い消費電力というわけです。

 以前mbedを使用して、温度や湿度、気圧等の環境モニターをするシステムを作ったのですが、これを今回Raspberry piを使用したシステムに移行しようと思い、検討してみたのですが、屋外での気温等のモニターを考えると、バッテリーでの動作が非現実的(消費電力が大きいので動作持続時間が短い)なため、その使用をあきらめたのでした。

 それで色々調べていると、巷ではESP-WROOM-02というコントローラーが密かにブームになっている事がわかりました。これはESP8266というSoC-32bit MCUにWiFiを搭載したモジュールで、なんとAudiunoのIDEを使ってソフトウェア開発ができるのです。言語はAudiunoと同じC言語になります。
私はこのモジュールの事を全然知らなかったのですが、昨年のトランジスタ技術の特集(2016年9月号:Web脳接続!Wi-Fi×3G/LTEでIoT製作)で詳しく解説されていました。この特集が非常に良く書かれていて、ESP-WROOM-02の開発ツールの設定方法から、バッテリーで動作させるためのスリープモードの使い方まで、色々な実例で詳しく説明しています。
自分でも試しに一つ作ってみたのですが、非常に良好で、完全にこれにはまってしまい、以下の4つの環境モニターシステムを一気に作成する事が出来ました。

  1. 室内の温度・湿度・大気圧をモニターするシステム(バッテリー駆動)
  2. 室外の温度・湿度・日光のレベル:光、IR、UV紫外線モニター(太陽電池駆動)
  3. 花粉・PM2.5のモニターシステム
  4. 放射能レベルモニター:市販のガイガーカウンターキット:GC10のデータを収集
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室内:気温、湿度、気圧モニター
乾電池(単三x3)で動作

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ESP-WROOM-02にHDC1000温度湿度センサー、SPI気圧センサーを接続

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屋外環境モニター 太陽電池LEDユニットを電源に利用。気温、湿度の他にUVセンサーを具備

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防水対策で100円ショップのシール容器に実装

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花粉・PM2.5モニター

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微粒子センサーをESPに接続。上部にファンを付けて気流を発生

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GC10ガイガーカウンター モニターシステム

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ガイガーカウンターキット:GC10のシリアルポートに接続したESP(デバック中)

このESP-WROOM-02の特徴をサマリーすると以下になります。

  • 低価格:秋月電子で基板化されたものが650円で購入可能
  • WiFi機能内蔵:日本の技適をしっかり取得している
  • 定評あるArduinoのソフトウェア開発環境(Arduino IDE)を使用可能
  • 充実したWiFi関係のライブラリがある(http関係)
  • I2C、SPI、A/D、GPIO等のIOが、しっかりサポートされている。
  • ディープスリープモードによりμAオーダーに消費電力を低減可能。これをプログラム制御できる。

 Raspberry piもZEROが発売されて、低価格になったのですが、ESPはWiFiが内蔵されて650円なので非常に気軽に使う事が出来ます。
ラズパイで出来ないのがディープスリープモードで、これによりバッテリー駆動のシステムが実用的に作成可能になります。
WiFiそのものは、常時動作させると消費電力が大きく、これはどのシステムでも同じなのですが、定期的にデータを取ってサーバーに送信するようなシステムでは、測定しない時にディープスリープモードに移行して消費電力を劇的に抑える事が可能になるわけです。
今回、室内のモニターにはアルカリ乾電池を、室外のものは太陽電池を使用しました。
どのシステムも、定期的にデータを収集して、httpでWebサーバーにデータを送信します。
サーバーサイドとグラフ表示はいつものようにPHPで書いています。

ESPモニター

html、JavaScriptで書いたサマリー

esp-temp-graph (1)

屋外の気温と湿度

esp-UV-graph (1)

太陽光とUVインデックス

esp-dust-graph2ch (1)

花粉とPM2.5

esp-gc10-graph

放射線量 CPM/μCv

以降の記事で、各システムについて個別に説明できればと思います。

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 前投稿で紹介した、ラズパイを使ったホームラジオ・デスクトップオーディオシステムですが、FM電波を受信するラジオ機能の部分で、ラズパイの雑音の影響を受ける事や、外部アンテナの接続が出来ない等の問題がありました。
今回その部分を改善して、ほぼ満足のいく形に仕上げる事が出来ました。

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完成したラズパイ・ホームラジオ・デスクトップオーディオシステム

 具体的には使用しているSparkFunのFMラジオボードを、アンテナにヘッドフォンケーブルを使用しないタイプのものに変更しました。このボードのラジオチップは同じSi4703が使用されており、ソフトウェアの変更は全く必要ありませんでした。オーディオ部はヘッドフォンアンプのチップが削除されていますが、出力はラインレベルで出ているので、本機ではこちらの方が使いやすいです。

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SparkFunのSi4703 FMラジオボード

 それからラズパイのボードから出力される高周波ノイズの影響を出来るだけ小さくするため、このFMラジオボードを背面のラズパイが入っているBOXから、前面パネル側に移動しました。

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Si4703ボードを前面パネルに移動。基板を作り替え

 ボードのアンテナ端子には、75Ω同軸を最短で接続し、インピーダンス変換バランを介して300ΩのT型フィーダーアンテナに接続しました。アンテナは室内壁面に適当に配置しましたが、簡易的に付けたホイップアンテナとは比べ物にならないくらい受信レベルが上がり(33→55dBμ FM-Tokyo)ラズパイからのノイズの影響もほとんど気にならなくなりました。やはりインピーダンス整合は重要です。

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Si4703ボードのアンテナ端子に75Ω同軸を直結

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Tokyo-FM 80MHz受信中。受信レベルは55dBμに向上

 それで、本機はRadikoのインターネットラジオ受信機能も付けたので、同じ放送をFM電波とRadikoで聞き比べてみました。RadikoはHE-AAC(High-Efficiency Advanced Audio Coding)という方法で圧縮され、そのビットレートは48kbpsです。普通MP3とかで音楽的に聞けるのは128kbpsくらいまでなので、このHE-AAC 48kbpsはそれよりもかなり低ビットレートで送信されている訳ですが、意外と帯域は延びている感じがします。このホームラジオではDAコンバーターにハイレゾまで対応できるHiFiスペックのものを使用したので、それも要因としてはあるかと思います。

 FMラジオモジュールとRadikoの音質の比較ですが、受信レベルが十分に高い場合は、はっきりとFM電波の方が高音質で聞きやすいことがわかります。Radikoは一聴してS/Nが良い感じがするのですが、音に深みがなく薄っぺらいのです。これはやはり圧縮率が高いため、データ量が少ないので致し方ないかと思います。むしろこの低ビットレートでかなり良好な結果を出しているなあと思います。FM放送ですが、まあ昔からケンウッドやアキュフェーズの高級FMチューナーから出てくる音は非常に評価が高かったし、特にNHK-FM放送はクラシックのライブ放送などは高音質で定評がありました。
今回使用したSi4703チップは、スペックを見るに高級FMチューナーには及びませんが、最新のDSP技術を使っており、豆粒大のチップなのに中々の実力を持っている事が実感できました。このようなピュアHiFiとは異なるホームラジオでも、FM変調電波の優位性がはっきりしたので、苦労してFMラジオ再生機能をつけたかいがありました。

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Si4703 FMラジオチップのブロックダイアグラム
ダイレクトコンバージョン+DSPで構成

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かんすぴの背面にマウントしたBOXに、ラズパイ、DAC、電源、オーディオアンプを実装。FMロッドアンテナは結局未使用

ブロックダイヤ

最終的なシステムのブロックダイアグラム

以上でほぼ満足の行くホームラジオ・デスクトップオーディオシステムが完成しました。まったりとしたラジオサウンドは、作業の邪魔をしないので、ながら聞きに最適です。またAirplay経由で再生する、Jazzボーカルやリュートのソロは、中々に魅力的なサウンドを聞かせてくれます。使用したかんすぴ:8cmフルレンジスピーカーの良さも、それに大いに貢献していると思われます。

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ラズパイ自作シリーズ第3弾、ホームラジオ&デスクトップオーディオシステムがほぼ完成しました。

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Raspberry piを使用したホームラジオ&デスクトップオーディオシステム

前作ったものは、ラジオというよりはアンプ入りスピーカボックス程度のものだったので、今回Raspberry piを使って本格的な「ホームラジオ&デスクトップミュージックシステム」を作成しました。
以下のような仕様・機能特徴を持っています。

  • Fostexかんすぴを使用して、低音域が充実した理想のホームラジオサウンドを実現
  • Si4703/DSP FMチップをラズパイから制御してFMラジオ放送(ワイドFM対応)受信
  • Rajiko/らじる等のインターネットラジオ再生機能を追加。プリセットされた各局をワンタッチ再生可能
  • Apple Airplay再生機能。iTunesやiphoneから高音質で音楽再生可能
  • DACモード。Raspberry piのlinuxサウンドアプリ(例えばVLC等)から再生可能

以前ホームラジオについてブログに書いたのですが、充実した低音域を再生できる事がホームラジオ的な心地よいサウンドを生み出すために重要である、という点に触れました。
http://lute.penne.jp/thumbunder/?cat=44 (ホームラジオ(1)~(3)参照)

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Fostexかんすぴ前面にパネルを付加。I2C液晶ディスプレー、モード切り換え用ロータリーSW、音量調節VRを設置。パネルは15mmのポストをかんすぴに付けて固定

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ブラウンSK2を意識した外観

以前作ったものと同様に、Fostexのかんすぴを使用してそれを実現しています。1サイズ大きい8cmフルレンジ対応のものを使用しました。
全面パネルには同様にタミヤのユニバーサルプレートを使用して、ブラウンのSK2っぽい外観を目指してみました。つまみは機能選択のロータリースイッチと音量調節用の2つです。赤いタクトスイッチは選局用で、I2C接続された液晶パネルに各種情報を表示します。
パネルとかんすぴの間の隙間には、布製のベルトを巻き付けています。ゴムベルトを入れてテンションを付けフィットさせています。色を変えたベルトで、気分によって簡単に交換できます。

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かんすぴ背面に取り付けられる回路部。左はラズパイでPHAT DACとユニバーサルボードを実装。右の赤い基板がSi4703 FMラジオ基板。その下が1Wアンプと低雑音電源ボード。

コントローラーはもちろんラズパイです。手持ちの都合でラズパイ2を使用していますが、最新の3で動作は問題ありません。
ケースはタカチのLC165H-Nで、かんすぴの背面にぴったりと収まります。

ラズパイのGPIOコネクターに、回路実装用の秋月のユニバーサル基板をのせ、その上にPHAT DACという小型のDACボードを取り付けています。
このボードは24bit/192kまでのハイレゾ再生に対応可能な、中々に高性能なものですが、非常に小型です。(元々はラズパイゼロ用)
こちらはAirplayと汎用デジタルソース(Radikoなど)再生に使用しています。

秋月のラズパイ用ユニバーサル基板は、外部電源の使用が可能でUSB接続が不要になります。早速それを使ってみましたが、5V/3.3V/GNDのパターンが独立して設けられており非常に使い勝手が良いです。値段も150円と非常にリーズナブルです。

かんすぴを駆動するアナログアンプは、以前使用して良かった秋月のHT82V739 DIPサイズアンプ基板を使用しました。小型でも出力は1W程度あり、電源電圧が3.3Vからでも動作できるので非常に使いやすいです。
それでこれを単純に共通電源を使って組んだところ、ラズパイと電源からのデジタル低周波ノイズの回り込みによる影響を受けてしまいました。そのため、絶縁型DCコンバーター(5V入力5V-600mA出力のDC-DCコンバーター)を使って、デジタルとアナログのグランドラインを完全に分離し、さらに低雑音レギュレーター(TPS7A4700使用)を入れて、スイッチングノイズを取り除きました。これで聴感上もノイズを判別不能にするまで追い込む事が出来ました。この絶縁型DC-DCは高周波トランスを使っており、それで入出力のグランドを分離する事が出来ます。

Pasted Graphic

どちらも秋月電子で販売されており、ここはもう本当に自作派の強い味方です。
絶縁型DCコンバーター http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-04261/
低雑音レギュレーター http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-06194/

全体のブロックダイアグラムは以下になります。(手書き!)
これらをコントロールするソフトウェアは、Pythonで記述しています。

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ラズパイホームラジオ ブロック図

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FMラジオ・モード 局名と周波数、受信レベル(SG)を表示。赤いボタンでプリセット局選択

FM放送波を受信するラジオ機能には、SparkFunから発売されている、Si4703搭載FMラジオチューナ評価ボードを使用しました。

Si4703は豆粒大のチップにステレオFMチューナーの機能を詰め込んだもので、内部ではDSPが使用されています。インターフェースはI2Cでラズパイからコマンドで制御します。このDSPは非常に高性能で、それによって良好な受信特性を実現しています。ただこのSparkfun製のボードは、FMアンテナ入力がヘッドフォンケーブルを利用することを前提に作られており、そのため本機のような組み込み用途ではケーブル引き回しによって高周波ノイズを拾ってしまいます。DSPフィルターの遮断特性が優れているため、ある程度の電波入力レベルがあればノイズは気にならないのですが、入力が弱い時にはその影響をもろに受けてしまいます。
SparkFunでは、アンテナにヘッドフォンケーブルを利用しないタイプのボードも出しており、そちらを現在発注中で、到着したら今のものから入れ替える予定です。

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Radiko、らじる再生モード。赤いボタンでプリセット局を選択

それで、電波によるラジオ受信に加えて、雑音の影響を全く受けないインターネット・ラジオ(Radiko、らじる他)の再生機能を追加してみました。
この機能はAirplayを利用すればパソコンから利用できるのですが、それ無しに単体で再生できる機能を加えてみました。
linux上で、Radikoやらじるを再生したり、なんと予約録音する機能までも実現するスクリプトを作って公開されている方がいらっしゃいます。本機ではそちらをありがたく利用させていただき、Pythonのプログラム中からそのスクリプトを実行制御しています。
おかげでこの機能を考えてから調査して動作させるまで、実質2~3日で実現できました。
このスクリプトではオープンソース・メディアプレーヤーのmplayerを使用しているのですが、これが非常に強力な機能を持っています。
また、OS自体のマルチタスク管理が非常に優れているので、高機能なプロセスを何の心配も無く起動・制御・終了できます。
先人たちによる、UNIXからの綿綿たる莫大な技術資産を、この数千円のラズパイボードでフルに利用できるわけです(しかも無料)。
これこそがラズパイ・linuxを使う最大のメリットと思います。
Radikoやらじるのインターネットラジオは、ノイズの影響を受けない安定性は非常に良いのですが、圧縮音源のためやや音質に難があります。どちらかというと、FM電波を良好に受診した時の方が、良い音質だと思います。そのためあえてFMラジオモードを設けています。

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AirPlay、DACモード

最後は、Apple AirPlayとDACモードです。
Airplayは、これまた強力なshairport-syncとういうオープンソースのプレーヤーがRasbian/linux上でサポートされています。このプログラムを常駐させればitunes等からAirPlay対応デバイスとして認識されます。
下はitunesで「Raspberrypi2_radio」という名前で認識されているところを示しています。

itunes-raspberry

itunesでAirPlay対応デバイスとして認識されたRaspberry pi

AirPlayでは、16bit 44.1kHzまで対応可能なので、CDと同等の音質で再生することが出来ます。
itunesの他にも、当方が愛用している高音質ソフト、Audirvana PlusでもAirPlay経由で再生可能です。
Macでは、システムサウンドの出力先にAirPlayデバイスを設定可能なので、Mac側からRadikoやらじるの再生も可能です。

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Macのitunesから、AirPlayで再生

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Mac用高音質再生ソフト、Audirvana Plusでも出力先にAirPlayを指定可能

あと、Raspberry pi のlinux OSである、Raspbianも進化が著しく、新しいPIXELではWebブラウザーもChromiumがデフォルトで使えるようになり、Flash playerプラグインを入れれば、そこからRadiko等の再生も出来るようになりました。(ややCPU負荷が高いですが)
また、VLCのようなメディアプレーヤーを使えば、普通にDAC経由で音楽再生が可能です。ハイレゾも問題ないです。
VNCもシステムで標準サポートされるようになり、リモートからのデスクトップオペレーションも非常に快適に行えます。

raspberry-vnc-sc

VNC接続し、リモートデスクトップでVLCメディアプレーヤーを使用して音楽再生

本機の機能としては以上になりますが、ラズパイをコントローラーに使用した事で、単なるラジオにとどまらない柔軟な機能を持ったデスクトップオーディオシステムを短時間で作成する事が出来ました。本気のピュアHiFiオーディオ再生も良いですが、このようなラジオ的音質でまったりと聴くのも良いものです。特に何か作業をしながらのながら聴きには最適です。

外観の処理等は、手作りなのでメーカー製のようにきれいにはいきませんが、それなりに愛着の持てるデザイン・外観になったと思います。机の上においてこれでラジオや音楽を聴いていると、若かりし頃に深夜放送等を聴いて夜更かししていた頃のことが思い出されてきました。

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当方はコーヒーが大好きで、普段は買って来た豆をミルで敷き、ペーパーフィルターのハンドドリップで淹れて飲んでいます。この方法を使えばかなり美味しくコーヒーを淹れる事が出来るのですが、それなりに手間がかかります。
それで簡単にぱっと飲みたい場合は市販の電気コーヒーメーカーを使用します。粉と水をセットして電源スイッチを入れるだけなので手間はかからず、ある程度よい豆を使えばそれなりに美味しく出来るのですが、さすがにハンドドリップで丁寧に淹れた場合に比べると味は劣ると思います。

この味の差を生む要因としては、以下の3つが考えられます。

  1. お湯の温度
  2. 蒸らし時間
  3. お湯の注ぎ方(単位時間あたりのお湯の量や、回しながら等の粉への注ぎ方)

 1、のお湯の温度ですが、ハンドドリップの場合、やかん等で沸騰させたお湯を別のドリップポットに移してから粉に注ぎます。こうする事によってお湯の温度を100度から92〜95度前後に落とす事が出来ます。これは日本茶の場合と同じで、沸騰したてのお湯では温度が高すぎて雑味が出て来てしまうわけです。以下のリンクのページに解説されています。
http://www.cupofcoffee.jp/1652/

 2、の蒸らしは非常に重要で、一度粉にお湯をいきわたらせて十分に豆を膨らませます。
こうする事によって豆からのコーヒーエキスが十分に引き出されるようになります。以下のリンクのページに蒸らし時間の重要性がわかりやすく説明されています。http://www.cupofcoffee.jp/395/

 3、の注ぎ方は、どの程度の時間お湯をコーヒーに浸して抽出するかに関係します。一気にどばっと注ぐか、少しずつゆっくり注ぐかによって味が変わってきます。この要素はドリッパーの種類によっても大きく変わってきます。例えば1つ穴のメリタ式は適当にお湯を注いでも、穴が1つでゆっくりお湯が落ちて一定の抽出時間が維持できますが、3つ穴式のカリタや円錐型のコーノやハリオでは、落下速度が速いので、お湯の注ぎ方を自分でコントロールする必要があります。(それだけ自由度があるということになります)
各社ドリッパーの違いをまとめたサイトがあります。
http://seminarbox-note.com/2015/09/13/dripper-hikaku/

 それで、一般的なドリップ式の電気コーヒーメーカーは、スイッチを入れると適当な間隔でお湯がコーヒ粉に注がれるだけなので、上記の1から3のポイントはほとんど何も考慮されていません。以前からこの3つの要素を自由にプログラムできるようなコーヒーメーカーが出来たらいいなと思っていたのですが、同じ事を考える人はいるもので、ハリオ社からすごい製品(Smart7)がリリースされました。
http://smart7.jp/index.html

これは上記3つの要素を自由にプログラムできるという超すぐれもので、やられた!といった感じですが、さすがにお値段もすごく(54,000円!)、簡単に手が出せる代物ではありません。まさにコーヒーメーカーのフェラーリ、ポルシェといったところです。

 そこで市販のコーヒーメーカーに一手間加えて、できるかぎりハンドドリップで淹れた味に近づけるための外部装置をRaspberry piを使って作ってみました。それがこれです。

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左端の青いLEDがUSB Wifiアダプター

この装置は市販の電気コーヒーメーカーのACコンセント部分に取り付けるもので、コーヒーメーカー本体の改造等は一切行いません。コーヒーメーカーの電源のON/OFFだけを時間制御します。
当方はタイガー魔法瓶のACC-A060-Kという製品を組み合わせました。電源をいれるとお湯が注がれるだけの極めてシンプルなもので、お値段も2500円程度と非常にお手頃です。
https://www.tiger.jp/front/productdetail/confirm?productId=ACC-A060

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タイガー魔法瓶のACC-A060に接続

外部装置は写真の黒いボタンで、コーヒーを何カップ淹れるか(2〜6杯)を選択します。液晶にCap数が表示されます。あとは、赤いボタンを押せば通電開始します。
それで、最初に一定量のお湯が注がれると、通電を止めて蒸らしに入ります。蒸らしが終わるとまた通電してお湯が注がれ始めます。

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黒ボタン:Cap数設定、赤ボタン:Start、LEDは赤が動作中点滅、黄色が通電表示

この装置は、以下の3つの時間をカップ数ごとにプログラミング設定できます。

  • 初期お湯投入時間
  • 蒸らし時間
  • 蒸らし後の通電時間

これにより、最初に説明した1〜3の要素のうち、2の蒸らし時間を自由に設定する事が可能になります。

1のお湯の温度の制御は、根本的な機器の作り込みが必要なので、元のコーヒーメーカーのままで何もしていません。このタイガーの製品はシャワー状に注ぐので、熱湯よりは温度が下がっているように思われます。(測っていませんが)

3の抽出時間ですが、このタイガーの製品はメリタと同じ1つ穴タイプのドリッパーを使用しています。そのため落下時間はゆっくりなので、特に制御は行わず、メリタ式と同じ考え方(ある程度適当にお湯を注いでも抽出時間は1つ穴の落下速度で決定される)になります。

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蒸らし中の様子(豆が古くてあんまり膨らんでない。。)

 機器の内部構造は別に詳しく紹介できればと思いますが、Raspberry piはWifiでネットワークに繋がるので、上記の3つの制御時間をPCやスマホ等から変更できます。
これによって好みの味に追い込んだり、豆によって変更したりすることが可能になるわけです。

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Raspberry pi A+を使用し、スイッチサイエンスのユニバーサル基盤上に回路を実装

それでこの装置で淹れたコーヒの実際の味の違いですが、自分で言うのもなんですがなかなかいい線いってます。ハンドドリップに近づいたと思います。ヽ(^o^)丿

詳しい内部構造や、Raspberry piでどのように制御を行っているかは、別のポストでご紹介できればと思います。

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2011年頃からmbedマイクロコントローラーにはまって、それを使って気象情報収集や自宅消費電力測定等、いろいろなシステムを作り、このブログでも紹介してきました。その後世の中的には、IOTだなんだと騒がれ初めて、mbed以外にも様々なプラットフォームが出て来たのですが、その中で今最も勢いがあるのがRaspberry Piです。

当初Raspberry Piは、主に教育用を目的に開発されたためか、制御用のIOやそのソフトウェアサポートがあまり充実しておらず、当方は全く魅力を感じませんでした。ところが、IOの数を増やしてCPUパワーを上げた第二世代のmodel B-2が出てから開発が加速して、現在のmodel B-3ではwifi/bluetoothも標準装備され、さらに5$という驚きの低価格のmodel zeroが出て、とても無視出来なくなってきました。それで当方も半年くらい前から本格的にRaspberry piに取り組み始めました。

まず手始めにmbedで作った自宅の消費電力測定システムをRaspberry piを使用して組み替えてみました。

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Raspberry piに変更したシステム

このシステムは、分電盤に付けた電流センサーのアナログ電圧値をmbedの内蔵A/Dコンバーターで読み取って、webサーバーに結果を送信していました。Raspberry piはA/Dコンバーターを内蔵していないので、MCP3002 2ch 10bit A/Dチップを取り付け、それで電圧を測定します。インターフェースはSPIでRaspberry piと接続します。このICチップは秋月電子で、一個180円(安い!)で売っています。

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ケース内部 上部にModel A+

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ブレッドボードにMCP3002 2ch A/D ICを追加

Raspberry piは、一番小型で低価格なmodel A+を使用しました。当方ソフトウェア開発には最新のmodel3を使用しているのですが、今回の用途ではIOとwifiだけで、それほどCPUパワーも必要としないので、A+を使いました。A+はUSBが1ポートあり、これに安価なUSB wifiアダプターを付けています。これを適当な延長ケーブルでケースの外に出して、電波が遮断されないようにしています。

電流センサーの電圧変換回路は前のシステムと同じで、そのまま流用しました。Raspberry pi上のソフトウェアはPythonを使用しています。
約1秒に1回、A/B2系統の電流値を測定して、内部で平均化した値を5分に1回WebサーバーにPOSTしています。Webサーバー側はPHPで書いたスクリプトがPOSTを受け取って、それをテキストファイルに保存しています。グラフ表示はhtml+PHPで作成し、インターネット経由でどこからでも参照できます。

mbedとRaspberry piの詳しい比較は、別のポストで書くつもりですが、このシステムの移行はあっけないくらい簡単に行えました。もうよほどハードウェア要件がシビアでないかぎりは、mbedを使う事は無いと思います。それほどRaspberry piにはまってしまいました。

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Webサーバー上に保存された結果のグラフ表示

 

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エアチェック世代の当方にとって、カセットテープは懐かしいとともに忘れられないメディアで、昔録音したテープのいくつかはしっかり保管しています。(大分捨ててしまったのはやや後悔しています。。)
あと、ナショナル(パナソニック):テクニクスのちょっと変わったカセットプレーヤーである、FMコデッキという機種を今でも持っています。もう30年以上前に買った物なのですが、動作は依然全く問題無く、なかなか良いサウンドを聞かせてくれます。
こちらはカセットだけではなく、FMラジオの機能も持っており、なんとFMワイドバンドにも対応しているので、TBS、文化放送等の新しいFM局も聴く事が出来ます。
こちらを今回作ったホームラジオBOXに接続すると、カセットテープのレトロなラジカセ風サウンドと、最新のワイドFM放送が両方楽しめるというわけです。

caset-tape2

Waltzで購入したカセット(リチャード・トンプソン、ボニー・レイット)と、昔のエアチェックしたゲルビッヒをコデッキで聞く

カセットテープは、もう絶滅の一歩手前状態かと思っていたのですが、どうも最近アナログレコードと共に復活の兆しがあるようです。なんと、中目黒にカセット・ミュージックテープとアナログレコードの専門店「Waltz」というお店がある事を知り、早速行ってみました。

waltz-store

waltz店内:waltzホームページより借用

http://waltz-store.co.jp/

驚きました。特にカセット・ミュージックテープへのこだわりは半端無く、ロックに関してはかなりマニアックなアーチストの物までそろっています。当方の好きなリチャード・トンプソンとボニー・レイットのテープがあったのには驚愕して、購入しました。マニア向けアーチストのためか、メジャーのものよりかなり安価でした。

店内はとてもおしゃれな作りで、昔のラジカセやカセットプレーヤーも販売されており、視聴コーナもあります。
当方が訪問したのは平日だったのですが、その日は何かミュージシャンの撮影に使われたようで、その関係者でごったがえしていました。どうも悪い時に来てしまったようで、スーツを着た全く音楽に関心のなさそうな人物が棚の前で他の人と話し込んでいてなかなかそこを動こうとしません。
その棚を見たかったので「すいません、この棚を見たいのですが」と声をかけたら、面倒くさそうに当方を一瞥(なんだこいつは的な視線で)して無言で移動したのでした。
とても気分が悪くて、おしゃれな店なのですがこういったいけ好かない業界人が来る店で、あまり当方には縁がない店かな〜と思い、帰ろうとしたのですが、店主と思われる方が駆け寄ってきて「今日は撮影があってごたごたしており、本当申し訳ございませんでした〜」と声をかけてくれました。少しお話しできたのですが、先ほどの業界人とは正反対の感じの方で、正直ホッとしました。

今、インターネットでなんでも簡単に手に入れられる時代になったわけですが、やはり音楽でも本でも、実店舗で棚の中から掘り出し物を探し出す作業のワクワク感や興奮をそれ(インターネットで入手)で得る事は出来ないと思います。
カセットテープの時代には、自分でラベルに曲名を手書きでびっちり書いていて、そうやって手作りしたテープをもうすり切れるほど聴いたものでした。久しぶりにそういったテープを聴いたり、waltzに行った事で、以前の熱があった時代の記憶が蘇ってきた気がします。

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このブログでホームラジオについて書き始め、この前のポストではSONYのラジオについて触れました。
そして、SONYにはラジオを作り続けてほしいとの勝手な希望も書きました。

今日(5/20)、My SONYのメールニュースを見て、驚きました。
なんとホームラジオの新製品「SRF-V1BT」を発表したのです!

SRF-V1BT

SRF-V1BT_005

ニュースサイトでも早速紹介されています。
http://av.watch.impress.co.jp/docs/news/20160520_758218.html

名前にも明確に「FM/AMホームラジオ」としていて、良いラジオを出そうという気合いの入った製品になっています。
以下のような特徴があります。

  • ステレオスピーカー内蔵
  • バスレフ構造〜厚みのある豊かな低音を再生でき、音楽や人の声も聞き取りやすい鮮明な音質で聴くことができる
  • 本体上部にはナチュラルなウッド素材を用いた突板(つきいた)仕上げで、落ち着きのある上質なデザイン
  • リチウムイオン充電池を内蔵〜約21.5時間 使用可能
  • Line入力、Bluetoothに対応

当方はホームラジオで重要な点として、低音域が出る事を指摘しましたが、本機の特徴としてバスレフ構造で低音域の充実を図った事が明確に述べられています。
またデザインへのこだわりで、ウッド素材を使用しており、ホームラジオの勘所をしっかりとついてきています。

お値段は2万円程度との事ですが、実売価格が気になるところです。
実機に触れるのが楽しみです〜
やっぱりSONYにはラジオにこだわって製品化してくれる人がいるのですね。良かった。

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ホームラジオと言いつつ、実際のところはアンプのついたスピーカボックスなわけですが、色々なラジオやオーディオプレーヤーをつないで、ホームラジオっぽい音色で楽しむのが、本機の目的になります。

まずラジオですが、手持ちの中からSONYのICF-M55を接続した例です。

SONY-ICFM55

SONYのICF-M55を接続

このICF-M55ですが、PLLシンセタイプでワンタッチ選局が可能な小型ラジオです。
安価なのですが、デザインもきちんとされていて、使い勝手も上々です。
小さいですがロッドアンテナも付けられており、受信感度も問題ありません。

本体には申し訳程度の小さなスピーカーが付いており、その音はまあ悪くはないのですが、チープなものです。それでこのイヤフォン出力を今回のホームラジオボックスにつなぐと、自分で言うのもなんですが、驚きの激変となりました。元々このイヤフォン出力にヘッドフォンをつないで聞くと中々の音がしていたので、本機につないで良い音が出てくる予感があったのですが、まさかここまでとは思いもよりませんでした。狙い通りのホームラジオサウンドを奏でています。ワイドFMにも対応しているので、TBS:90.5MHzの伊集院光「伊集院光とらじおと」がいい音で聞こえています。

もう一台、またSONYですが、わりと最近(といっても昨年2015年10月ですが)発売された、ワイドFMに対応した製品でICF-306になります。

SONY-ICF306

SONYのICF-306を接続

SONYらしいとても魅力的なデザインのラジオで、同様のデザインで3機種発売された中のもっとも大きな製品です。
スピーカーも大きめのものが入っているので、大いに期待して聞いてみたのですが、まあ悪くは無いのですがどちらかというとハイよりのややキンキンした音で、口径の割には低音はそれほど出ていませんでした。
それでこちらを繋いでみると、これまた当方の好みの落ち着いたホームラジオサウンドに大変身です。前述のICF-M55より若干ですが低音が出ているようです。
気になったハイよりのキンキンした傾向は、この箱につないだ際は聞かれないので、内臓スピーカでの音作りがそうなっているようです。
本機はチューニングがアナログなので、使い勝手はPLLシンセタイプには劣りますが、チューニングLEDが付いているのでまあ問題ないです。
右側のノブをチューニングのダイアルといつも間違えてしまうのはご愛嬌ですが。(音量調節VRになっている)
本気と組み合わせるには若干大きかったので、姉妹機のICF-P36の方が良かったかもしれません。

まあSONYは最近なにかとたたかれることが多いですが、こういったラジオのような庶民的な製品でも、きちんとデザインして良心的な値段で出してきてくれているので、当方はやっぱりSONYを応援したいところです。ラジオはSONYの原点ですからこれからも作り続けてほしいです。

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かんすぴは、木目シートで処理されているので外観はそれなりに見栄えがしますが、スピーカーユニットはむき出しになっており、グリルなどは用意されていません。本機では、電源スイッチと音量調整用のVRは前面に設けたいので、なんらかのパネルを工夫して取り付ける必要があります。スピーカーの音を通すためには、穴の開いたパンチングパネルが良いのですが、アルミ等の金属製のものが多く、加工のしやすさや見栄えの点ではいま一つです。

本当に偶然なのですが、店頭でタミヤ模型の「ユニバーサルプレート」を目にしました。これは工作用のパネルで、色々な部品をねじ止めしやすいように3mmの穴が5mm間隔で空いています。材質はプラスチックですが、モーターや車輪などの重量物を取り付けることが考慮された十分な強度があり、色も落ち着いたグレーです。これを見たとき、当方の頭をよぎったのは、ホームラジオ(2)で紹介した、BraunのSK2です。

sk2

Braun SK2

tamiya-up

タミヤのユニバーサルプレート

tamiya-up1

この穴の間隔といい、色といいSK2に雰囲気が似ており、これを前面にパネルとして取り付けたら、SK2っぽいホームラジオが出来るのでは!! と興奮してすぐに購入しました。価格も実売550円と非常にリーズナブルです。

前面に取り付けるのは、電源スイッチとVRですが、SK2はつまみが2つ付いているので、その雰囲気を真似するために電源スイッチは「電源スイッチ付きVR」のスイッチの部分だけ使用してみました。音量調節のVRは別に用意して、つまみを2つ付けるようにしました。あと電源が入ったことを示すLEDをパネルの内側に取り付けました。

homeradio3s

赤のつまみが電源スイッチ
緑が音量調整用

かんすぴには、15mmの高さのネジつきスペーサーを使ってパネルを固定しています。VR類はこの高さに収まるよう、出来るだけ高さの低いものを選んでいます。

homeradio2s

パネルを付けただけでは見た目が寂しいので、周りに高さ5mm 奥行き20mmのチーク材の細木を取り付けてみました。
これは東急ハンズで見つけたのですが、色々な種類の銘木(桜とかカリン、ローズ等々)で、5x20x200mmに加工してあります。
値段は1本70円くらいで安かったです。

チーク

これを貼付けた最終的な外観はこちらになります。

front-large

本当は、サイドは Tivoli audio Model one 風に斜めにカットしたかったのですが、木工は苦手で、東急ハンズのカットサービスでやってもらおうと聞いたところ、長さが短すぎて出来ないとの事でした。とりあえず直線切りでお茶を濁しております。
これにてほぼ完成とあいなりました。ヽ(^o^)丿

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スピーカー部として、かんすぴを利用することが決まったので、それと組み合わせるオーディオ部その他は、以下の仕様としてみました。

  • オーディオアンプ部は、出力1~2W程度
  • バッテリーで動作すること
  • ライン入力で、かつVRによる音量調節が出来ること
  • 入力は、ヘッドフォン出力でも駆動可能なこと
  • ipodが充電状態で使用できるように、USBポート(電源供給機能のみ)があること

当初、ラジオ部もICを利用して組み込もうかと思っていたのですが、ipod等の音楽プレーヤーにはラジオが付いていて、音楽も聞けるので、これらを接続できるように汎用のライン入力+USBの電源ポートにしてみました。
あと、当方はカセットテープの再生機能とFMラジオが一体になった、松下電器:パナソニックのFM-Co Deckを所有しており、大変古い製品なのですが今でも正常に動作しています。これをつないでレトロなカセットサウンドを楽しみたいという目論みもあるので、汎用のライン入力にしました。

アンプ部は、最近、小型で5V以下の低電圧でも動作可能なICが色々出ており、その中からHT82V739というのを選んでみました。
もっと小型の物だと、D級アンプのデバイスも出ているのですが、消費電力が大きく、今回は電池駆動なので出来るだけ消費電力が小さいHT82V739にしました。
いつも利用している、自作派の味方~秋月電子からDIPサイズに基盤化したものが出ているので、それを使用しました。
8Ω負荷で、電源5Vの場合、出力は1.2Wです。試しに鳴らしてみましたが、ホームラジオ的に聞くにはもう充分なパワーでした。

電源は、eneloopを4本使い、ほぼ5Vの出力を得ています。普通のアルカリ電池だと、4本で6Vを越えてしまうので、eneloop専用にしました。
タカチから、単三4本の電池ボックスが付いたプラスチックケース(LM型電池ボックス付ケース)が出ており、ちょうどかんすぴの裏側の大きさにぴったりフィットするので、それを使用しました。

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かんすぴの裏面に付けたアンプ部
(タカチLM型ケースを使用)

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バッテリーはeneloop単3x4

かんすぴのスピーカーターミナルは外して、ケーブルを直接基盤に半田付けしました。タカチのケースは、タッピングビスでかんすぴに固定しています。 このケースはプリント基盤をねじで固定できるようになっており、パネルも取り外し可能で、非常に良くできています。
今回はケーブルの出し入れが多いので、パネルを付けずに使用しました。
3.5mmフォーンジャックとUSBコネクターは、秋月電子からDIPサイズに基盤化したものが出ているので、それを利用して基盤に直接固定しました。秋月電子は、自作派のつぼをついた本当に気の利いた製品をたくさん出してくれています。

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アンプ部の基板
秋月のDIP化基板を多用

音量調整VRと電源スイッチは、前面に設け、ケーブルで裏面のアンプ基板に接続します。

(続く。。。)

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