・2022/01/12
Raspberry Piと加速度センサーを使って地震計を作る、PiDAS for Raspberry Pi、I2Cの MPU-6050使用
(ラズパイで手軽に震度を計測できる きじのしっぽさん製作の PiDASを Raspberry Piに移植してみた)
Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]
● Raspberry Piと加速度センサーを使って地震計を作る、PiDAS for Raspberry Pi、I2Cの MPU-6050使用
ラズパイで手軽に震度を計測できる きじのしっぽさん製作の PiDASを Raspberry Piに移植してみた。
Raspberry Piで手軽に震度を計測しよう！ - きじのしっぽ - BOOTH
オリジナルソース一式（Raspberry Pi Pico、MicroPython言語）
PiDAS (Pinpoint Detection and Alarm System) のソースコード
面白そうなので動かしてみようと思いましたが、私は Raspberry Pi Picoを持っていません。
ならばソースコードが公開されているので移植だ！と言う事で通常の Raspberry Piの Python言語で動く様に「なんちゃって」移植を行ないました。
ちなみに先日 ESP8266/ ESP32で MicroPythonを動かしてみたのはこれの伏線でもあったりします。
・2021/12/05
ESP8266で Python言語 MicroPythonを動かす方法
Windows 10の WSL環境で ESP8266で Python言語 MicroPythonを動かします
・2021/12/05
ESP32で Python言語 MicroPythonを動かす方法
Windows 10の WSL環境で ESP32で Python言語 MicroPythonを動かします
●オリジナルの PiDASの構成
Raspberry Pi Pico
MicroPython言語
３軸加速度センサモジュール ＫＸＲ９４－２０５０
[AE-KXR94-2050]
KXR94-2050
5.00V: 2.500V = 0G
+-1.000V = 1G
測定レンジ: +-2G
１２ｂｉｔ ４ｃｈ ＡＤコンバータ ＭＣＰ３２０４－ＢＩ／Ｐ
[MCP3204-BI/P]
MCP3204
Digital Output Code = VIN × 4096 / VREF
ex.
VREF = 5.0V VIN = 2.5V = 2.54096/5.0 = 2048
VIN = 3.5V(+1G) = 3.54096/5.0 = 2867(+819)
VIN = 4.5V(+1G) = 4.5*4096/5.0 = 3686(+1638)
震度表示として LED 10個（緑 4個、黄色 2個、赤色 4個）
ゼロ補正用スイッチ 1個（タクトスイッチ）
元プログラムでは n * 1024 / 980で Galに変換しているが、1Gは上記の通り 819なので n * 819 / 980の間違いじゃないかな～と思う今日この頃
（3.3V駆動の時も相対値なので同じ値）
重力加速度 1G = 9.8m/sec^2
1G = 980 Gal
● Raspberry Piと加速度センサーを使って地震計を作る、PiDAS for Raspberry Pi、I2Cの MPU-6050使用
オリジナルの PiDASは加速度にアナログ出力の物を使用して、更に別途 A/Dコンバータを用いて Raspberry Pi Picoに取り込んでいますが、効率が悪いと思ったので直接加速度の値を取り込める I2C接続の MPU-6050 6軸 加速度センサーを使用する様にしました。
また、今回の改造では重力加速度の 1Gを 9.8m/sec^2ではなく
1G = 980.665 Gal
としました。
なお、GPIO関係（ゼロ補正用スイッチ入力、LED出力）はダミーとなっています。必要に応じて修正してください。
FREE WING なんちゃって改造版 PiDAS (Pinpoint Detection and Alarm System)
ラズパイで動く様にしました。
使用センサ：I2C MPU-6050
MPU-6050の Pythonモジュールは
https://github.com/m-rtijn/mpu6050
を使用しました。（MIT License）
Raspberry Piと MPU-6050の接続方法は下記の記事を参照してくだしあ。
・2016/04/30
Raspberry Pi 3の GPIOに I2C通信方式のジャイロ＋加速度の６軸センサー MPU-6050を接続する方法
ラズパイ３で I2Cの GY-521 MPU-6050 ６軸センサーモジュール基板を使用する方法
下記のコマンドを実行すれば PiDASが動きます。
# Enable I2C
sudo raspi-config nonint do_i2c 0
# Update
sudo apt-get update
# Install i2c-tools
sudo apt-get install -y i2c-tools
sudo apt-get install -y git
cd
git clone https://github.com/FREEWING-JP/PiDAS
cd PiDAS
# ModuleNotFoundError: No module named 'smbus'
sudo apt-get install python3-smbus
python3 main.py
pi@raspberrypi:~ $ cd PiDAS/
pi@raspberrypi:~/PiDAS $ python3 main.py
START
Gal: 0.0
Gal: 117.67322626350727
SIC: 5.08 ( 6 )
Gal: 0.0
Gal: 0.0
Gal: 0.0
Gal: 0.0
offset complete!!
Gal: 0.0
Gal: 0.0
Gal: 0.0
Gal: 0.0
Gal: 2.2084558413024364
SIC: 1.63 ( 2 )
Gal: 8.17165624281887
SIC: 2.76 ( 3 )
Gal: 37.252011153579
SIC: 4.08 ( 4 )
Gal: 159.87605720011197
SIC: 5.35 ( 6 )
Gal: 177.7918478913437
SIC: 5.44 ( 6 )
Gal: 128.48526056987734
SIC: 5.16 ( 6 )
Gal: 90.78479066655287
SIC: 4.86 ( 5 )
・Raspberry Piと加速度センサーを使って地震計を作る、PiDAS for Raspberry Pi、I2Cの MPU-6050使用
● MicroPythonから Pythonへの移植
ModuleNotFoundError: No module named 'machine'
from machine import Pin
↓
import RPi.GPIO as Pin
ModuleNotFoundError: No module named 'utime'
from utime import sleep, time
↓
import time
●加速度から震度の計算方法等の資料
震度のリアルタイム演算に用いられる近似フィルタの改良
計測震度の算出方法
●表１ 気象庁震度階級表
| 震度階級 | 計測震度 |
| ０ | 0.5未満 |
| １ | 0.5以上1.5未満 |
| ２ | 1.5以上2.5未満 |
| ３ | 2.5以上3.5未満 |
| ４ | 3.5以上4.5未満 |
| ５弱 | 4.5以上5.0未満 |
| ５強 | 5.0以上5.5未満 |
| ６弱 | 5.5以上6.0未満 |
| ６強 | 6.0以上6.5未満 |
| ７ | 6.5以上 |
出典：気象庁ホームページ （https://www.data.jma.go.jp/svd/eqev/data/kyoshin/kaisetsu/calc_sindo.htm）
「表１ 気象庁震度階級表」（気象庁ホームページより）
Tags: [Raspberry Pi], [電子工作]
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