おまけ

AC 100V を on/off する

AC 100 V で動作する普通の電気器具を on/off する機能を付けることができます。

ただし、AC 100 V は危険です。感電すると最悪、死ぬ可能性があります。ショートすると発火の可能性があります。製作と使用は自己責任でお願いします。

回路図は以下の通りです。

（クリックすると PDF が開きます）

端子 a-b の間に 100V を on/off するリレーとインジケーター用の赤色 LED を接続します。

（クリックすると PDF が開きます）

機械式リレーを使うときは、回路図のように還流ダイオードが必要ですが、ソリッドステートリレーを使う場合は、還流ダイオードは不要です。

ソリッドステートリレーは還流ダイオードが不要というメリットはありますが、デメリットの方が多いです。発熱するので、5A 以上の電流を流すときは、放熱板を付ける必要があります。 off のときは漏れ電流があります。 G3NE という型番のソリッドステートリレー場合、漏れ電流は 2mA なので、抵抗に換算すると 50kΩ 程度になります。消費電力の小さい負荷（高抵抗の負荷）を接続した場合、完全な off とは言えません。リレーは機械式リレーがお薦めです。

実装例を以下に示します。AC 100 V は危険なので、100 V を扱う部分は、ラズパイや Arduino とは別の箱に実装しました（繰り返しますが、製作と使用は自己責任でお願いします）。 AC 100V 用のケーブルは、ホームセンターなどで延長コードを買い、途中で切断するのが良いでしょう（延長コードを利用するというアイデアは書籍「Raspberry Pi 電子工作レシピ　河野悦昌」から教えてもらいました）。図中の白と黒のより線の先を端子 a-b に接続します。

AC 100V を on/off する box

Web サ−バとして apache2 を使う

apache2 は Web サーバの定番アプリです。 apache2 を使うと、応答がより迅速になり、安定性が増します。また、認証機能を付けることもできます。導入の方法を以下に示します。

インストール

   $ sudo -s
   # apt-get install apache2

これで、ラズパイ起動時に apache2 が自動起動するよう、設定されます。

デフォルトの設定

ルートディレクトリ   /var/www/html
cgi 用ディレクトリ   /usr/lib/cgi-bin/   <---- ? 実行できない

は使いにくいので、以下のようにします。

(1) ユーザーディレクトリを可能にする

   $ sudo -s
   # a2enmod userdir
   # service apache2 restart

(2) cgi を使えるようにする

   # cd /etc/apache2/mods-enabled
   # ln -s ../mods-available/cgi.load .

(3) 設定ファイルの編集

/etc/apache2/sites-available/000-default.conf

  // 以下のコメントを外す
  Include conf-available/serve-cgi-bin.conf

/etc/apache2/mods-available/mime.conf

   AddHandler cgi-script .cgi .py

/etc/apache2/conf-available/serve-cgi-bin.conf

   ScriptAlias /cgi-bin/ /home/pi/public_html/cgi-bin/
   <Directory "/home/pi/public_html/cgi-bin">

/etc/apache2/apache2.conf
(以下は 2024 年現在不要。2016 の時点では必要だったようだ)

<Directory /home/pi/public_html/>
	Options Indexes FollowSymLinks
	AllowOverride None
	Require all granted
	SetEnv PYTHONIOENCODING utf-8
	SetEnv LC_ALL en_US.UTF-8
</Directory>

(4) リスタート

  # /etc/init.d/apache2 restart  あるいは
  # apachectl restart

(5) おまけ

サーバーの名前でアクセスしたときのために、

/var/www/html/index.html

の内容を以下のようにします。/~pi/ のトップディレクトリ
へジャンプします。

<html>
  <head>
  <meta http-equiv="Refresh" content="0;URL=/~pi/">
    <title>top page</title>
  </head>
  <body>
  </body>
</html>

CGI は www-data というユーザー名で実行され、実行時のカレントディレクトリはデフォルトでは ~pi/public_html/cgi-bin/ です。

cgi がカレントディレクトリにファイルを作成するときは、 cgi-bin のアクセス権限を 777 に設定する必要があります。

GPIO にアクセスするには root 権限が必要です。ユーザー www-data が sudo コマンドを実行するときに、パスワードを必要としないよう、以下のように設定します。


$ sudo visudo

ファイルの末尾に以下の 1 行を追加

www-data ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL

エラーが出るときはログを見ましょう。ログは

/var/log/apache2

以下にあります。

USB ケーブルを使わずにシリアル通信する

私は当初（2015.12）、 USB ケーブルでシリアル通信ができることに気づいていませんでした。 USB ケーブルでシリアル通信ができることは、書籍『おしゃべりロボット「マグボット」 −ラズパイとArduinoで電子工作−　　小池星多』から教えてもらいました。

私が最初に作ったものは、以下のような回路でした。

（クリックすると PDF が開きます）

ラズパイでシリアル通信をするときは、シリアルポートが使えるように設定して下さい。ターミナルで

$ sudo -s
# raspi-config

で設定して下さい。メニューの移動は tab キーです（このインターフェースを知らないと操作できません）。

Interface options --- serial port

の項目で

would you like a login shell to be accessible over serial: no
would you like the serial port hardware to be enabled: yes

と設定して下さい。設定後リブートする必要があるかも知れません。

ラズパイの Tx 出力（3.3V or 0V）を Arduino の Rx 入力（5V or 0V）に直接入れても、問題なく信号を伝送できます。

Arduino の Tx 出力（5 V or 0 V）をラズパイの Rx 入力（3.3 V or 0 V）に直接接続すると、ラズパイが壊れる可能性が高いので、 10k と 20k の抵抗で分圧して、電圧を変換しています。ラズパイの Rx 入力端子はデフォルトで 50k のプルアップ抵抗が入っています。ゆえに、分圧用抵抗の値はこれ以上大きくしないで下さい。例えば、100k と 200k で分圧するとうまくいきません。

USB ケーブルでシリアル接続すると、ラズパイから Arduino にシリアル信号を送るとき、Arduino が起動するのを待つために 3 秒のディレイが必要です（他の Web サイトでは 2 秒のディレイを入れていますが、2 秒では失敗する現象に遭遇したため、私は 3 秒入れています）。Rx Tx 端子を使って通信する長所と短所は以下の通りです。

長所：ディレイを入れる必要がなくなる。ほぼ瞬時に反応する。

短所：Arduino の電源ケーブルを自作する必要がある。 Arduino と PC を USB 接続するとき、Arduino の 0, 1 番端子に接続した線を外す必要がある。電子回路のミスにより通信できないというトラブルが発生しうる。

電源ケーブルを自作したり、分圧回路を作ったり、手間はかかりますが、3 秒のディレイがなくなるので反応は瞬時となり、快適です。この装置は実用的に長く使えるので、USB ケーブルを使わずに通信するバージョンを作る価値は十分にあると思います。

この回路を使うとき、arduino.py の rc = serial.Serial 付近のコードを変更して下さい。time.sleep(3) をコメントアウトし、 /dev/ttyACM0 を以下のように変更して下さい。

ラズパイ 2 まで: /dev/ttyAMA0
ラズパイ 3 以降: /dev/serial0

温度を測定する必要がない場合は、「LM35 とその周辺の配線」「Arduino -----> ラズパイの信号線」は不要です。赤字部分は省略できます。

この回路の場合、USB 端子経由で Arduino に 5 V を供給する必要があります。

余っているケーブルがある場合は、以下のように、USB ケーブルを途中で切断して、赤と黒の線だけを取り出します。

ブレッドボード用ワイヤーをハンダ付けして以下のような電源用ケーブルを自作します。

あるいは USB Type-B のオス端子の部品を購入し、線をハンダ付けします。

照度を測定する

照度測定用 IC を Arduino に接続すると、照度を測定することができます。回路図は以下のようになります（USB ケーブルを使わずにシリアル通信を行う場合の回路図です）。

（クリックすると PDF が開きます）

これまでに提示した Arduino 用の ir_send4.ico やラズパイ用の arduino.py は照度測定に対応しています。

ただし、照度測定用 IC と直列接続する抵抗が異なると、「電圧 → 照度」の変換式が変わります。本サイトの arduino.py は AMS302T という IC と 1 kΩ の抵抗を直接接続した場合の式が書き込まれています。自分用に変更してください。

温度と照度を記録する

1 時間おきに温度と照度を計測して、ファイルに記録するとプログラムはこれです。中を見て適宜自分用に書き換えて下さい。

一定時間ごとにコマンドを実行するには、 cron というデーモンを利用します。

   $ crontab -e

で設定ファイル（crontab）を記述します。毎時 0,30 分に /home/pi/public_html/cgi-bin/ondo/log_temp_light.py を実行したいとき、以下のように書きます。*/30 は 30 分おきを意味します。

0,30 * * * * /home/pi/public_html/cgi-bin/ondo/log_temp_light.py

あるいは

*/30 * * * * /home/pi/public_html/cgi-bin/ondo/log_temp_light.py

ユーザー pi の権限で実行されるので、pi がパスワード無しで sudo できるようにします（デフォルトでそうなっています）。

   $ sudo visudo

ファイルの末尾に以下の 1 行を追加

   pi ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL

ここでは、定期的に温度と照度を測定する例を示しましたが、「定期的に温度を測定し、基準温度を下回ったら暖房を on にする」という使い方も可能です。

「基準照度を下回ったら照明を on にする」という使い方もありますが、エアコンに比べると、照明器具を赤外線で操作するには、非常に強い赤外線の放射が必要なようです（照明器具のカバーを透過する必要があるからだと思われます）。今回の回路は赤外線LEDに流す電流が 100 mA になるよう設計しています。これを増やすには 1kΩ, 33Ω の抵抗を、より抵抗値が小さいものに交換し、赤外線 LED は大電流に耐える型番のものに交換する必要があります。

タイマー運転をする

「cgi-bin/timer というフォルダの中に timer.set というファイルを作り、その内容が 1 だったらタイマーに従って操作する」という使い方ができます。timer.set というファイルに書き込む index.html の例がこれです。 Web サーバが apache2 の場合は www-data という ID で書き込みをするので、cgi-bin/timer のディレクトリの mode は 777 にしておいてください。

timer.set の内容を読み取って、タイマー動作させるプログラムはこれです。

以下のように使います。timer.set の内容が 1 なら、22:00 に header_1 のリモコン信号を送信し、0:00 に header_2 のリモコン信号を送信し、9:00 に header_3 のリモコン信号を送信します。きめ細かな運転が可能です。

0 22 * * * /home/pi/public_html/cgi-bin/timer/timer.py timer.set header_1
0  0 * * * /home/pi/public_html/cgi-bin/timer/timer.py timer.set header_2
0  9 * * * /home/pi/public_html/cgi-bin/timer/timer.py timer.set header_3

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