ワイ「研究室の鍵管理めんどいなあ...せや！」

これは奈良高専 Advent Calendar 2022の16日目の記事です．

はじめに

こんにちは，こんばんは，おはようございます，初めまして．

奈良高専5Iの さりえり です．

唐突ですが，実は2ヶ月くらい前に初めて髪を染めたんですよ．

でも，あんまり髪色が変わらなかったんですよね．

なぜだと思いますか？

正解は，白髪用のカラーリング剤を使ったからです．

染めた後に色がそこまで変わってないことに気づいて，パッケージを確認しました．白髪用でした．そんなん知らんて．．．

皆さんも自分でカラーリング剤を買うときは注意しましょう．

スマートロックを作った

本題です．スマートロックを作りました．

完成形はこちら．

入退室管理システム、とりあえず完成 pic.twitter.com/n1WKqSiFGW

— さりえり (@salieri_nk) 2022年11月18日

導入した理由として，物理的な鍵の運用が少し面倒だったことが挙げられます．

具体的には

• 研究室の鍵はある部屋に保管されており，その部屋が施錠されているときは教員を呼び出す必要がある
• 研究室を無人にするとき，鍵をかける必要がある
• でも，その度に鍵を返却するのはめんどくさい

という問題？点がありました． これらの問題点はスマートロックを導入することで解決します．

というのはほぼ建前で，本音はスマートロックを作って自分で運用してみたかったからです．

某研究室で運用されているのを見て影響を受けました．

使ったもの

ハードウェア

スマートロックを構成している主な機材を記しておきます．

機器	個数	単価	備考
Raspberry Pi 4B (メモリ8GB)	1	約20,000円	小型コンピューター． サーボモーターの制御，サーバーの運用
RC-S380	2	約5,000円	カードリーダー． 今回は研究室に落ちていたので0円．
SG92R	1	約600円	サーボモーター． 内側の鍵のツマミを回す．
サーボアダプター(自作)	1	0円	サーボモーターを内側の鍵に噛ませるための装置． 某研究室の3Dプリンターで作成．

総額2万3千円くらいしました． ラズパイの供給が追いついてくれたら，総費用は1万円程度で済みます．

ソフトウェア

ソフトウェアは全部自分で作るので0円です．やったぜ．

フロントエンドはTypeScript，バックエンドはPythonで書きました．TypeScriptはJavaScriptの上位互換的な存在で，型安全に開発することができます．

気になる人のために，もう少し詳細を書いておきます．

フロントエンドのフレームワークにはNext.js(React)を採用しています．

採用した理由ですが，巷でよく使われているからです．

他のフレームワーク(NuxtJs(Vue))も候補にありましたが，最終的には好みで決定しました．

Vueは補完が効かないときがあるからあんまり好きじゃない．

カードの読み取りにはnfc.pyを使っています．

nfc.pyを使うことで，カードの固有IDを取り出すことができます．

そのIDがシステムに登録されているか確認して，登録されていれば施錠/解錠する．．．という感じにしてます．

需要があるかは分かりませんが，GitHubにソースコードを公開しているので気になる人はどうぞ．

〆

スマートロックを作ったことで，鍵の運用が楽になりました．

また，スマートロックを作る過程で多くのことを学ぶことができました．(DB設計やAPI設計など．)

とりあえず動くことを目標にしているので，現状は多分よくない設計になってると思います．

まあその辺はここから改善()していけばいいかと．．．

皆さんも，自分の作りたいものを見つけてみてください．

教科書や学習サイトで学ぶよりも何倍もの知識が付きますし，モチベーションも高く保てます．

それではまたの機会に．．．

モバイルバッテリーでデジタル回路を動かした話

初めまして、さりえりです。そこらにいる高専生です。いつもは音ゲーとか音ゲーとか音ゲーとか...。ブログを書くのは初めてなので、ちょっと緊張してたりします。

0.　はじめに

さて、今回は題名にある通り、モバイルバッテリーでデジタル回路を動かしてみたというお話です。実験で使う電源装置が学校にしかなく、家で回路動かせるようにしてえ～ってなったわけですよ。動かすのに何が必要だったかというと、ざっくりですが

• 5Vの直流電源
• 回路

だったわけですよ。

で、回路はすでに作成していたので、残る必要なものは5Vの直流電源。さて、

 

どうやって5Vの電源を用意しよう...?

 

まず考えてみたのが、乾電池を使う方法。確か乾電池は1つで1.5Vだから、それを3つ直列でつないだら4.5Vかー。うーん。

イメージ図

「多分動くには動くんだけど、どうせなら5Vぴったりで簡単に用意できるものでやりたいなあ。乾電池を使おうとしたら電池ボックスとか、テープとかで固定しないといけなさそうだし...」

というわけで保留にしました。

じゃあどうしようかなあって考えながら、調べたりTwitterで聞いたりしていたら、あるツイートが目に。

きっかけとなったツイート

USB...?

なんでUSBなんだろう、と思って調べたら、

USBは、基本的には信号ケーブルとして設計されている。その一方で実際的な利便性にも配慮し、小電力のデバイスについては、接続される周辺機器の駆動用の電源をUSBケーブルで供給するバスパワード（「バスパワー」と省略されることが多い）による駆動にも対応している。供給電圧は5 V (±10%)、電流はローパワーデバイスは100 mA（USB 3.xは150 mA）、ハイパワーデバイス最大は500 mA (USB 2.0)・900 mA (USB 3.0) まで^[25]とされている。 

(Wikipediaより引用)

へえ、知らなかった。USBで電源供給できるのはわかるけど、5Vだったとは...

ということで、この方法で電源をとることに。

1.　本当に5Vなの？

とりあえずUSBで供給される電源の電圧が本当に5Vなのか、という確認から。

これで5Vじゃなかったら困るし...

で、USBの端子に直接テスターの棒をぶっこんで電圧を確かめようとしたんですよ。

テスターの棒が入らねぇ...

(写真は撮ってなかったのでありません)

マジか...

これはUSBケーブル切って銅線むき出しにして計測するしかないか?

というわけで買ってきました。

 100均にあったUSB A-Micro B。多分よく置いているやつ。ついでに、家にニッパーもなかったので買ってきました。

これをニッパーで剥きます。

「...あれ?剥けないぞ...?」

ケーブルの被膜にはただ傷が入るだけ。しばらくやっていたら、中の銅線が少しづつ見えてきた。ここまできたら引っ張ったら剥けるだろ！と思って引っ張るも、剥ける気配がない。

結局、ある程度力を込めてニッパーを押し込んでいたら剥けました。入れる力の問題なのかなあ...

 剥いてみるとそこには4本の線が。調べると赤が5V、黒がGND、残る白と緑が通信用の線とのこと。

というわけで、赤と黒の線も剥きます。残りの白と緑は使わないから切ろうかなーって思ったけど一旦放置。

(実はここで5Vと通信用の線を間違えて後でグダった。)

ここで、今回使うモバイルバッテリーの登場。

出力が5Vであるとの表示が裏面に記載されていました。

で、さっきぶった切ったUSBケーブルとモバイルバッテリーをつないで、テスターで計測します。

5.12V！！

これはいけるぞいけるぞいけるぞいけるぞいけるぞ

2.　実際にやってみた

ここまできたらもう回路につなぐだけ！...だと思っていたけど、モバイルバッテリーからひいてきた線をどう回路につなごうか迷う。結局、とりあえず何も噛まさず直接つなぐことに。

で、モバイルバッテリーと回路の結線ができました。

スイッチON！！！

 つきました！！！！！

 回路の動作も確認しましたが、不具合なく動きました。

これで家でも回路が動かせる！！！！！！

3.　最後に

 市販のものを分解したりするのは初めてで、ちゃんと動作するか不安でしたが無事動いてほっとしてます。(まあやったのは線をむいて回路につないだだけ だけど)

USBの電源が5Vなのは初耳だったし、調べるときに知らないUSBの端子とかも知れてよかったなーって感じです。ほかにもこういう知識を身につけていきたいなあ。

てなわけで、おわり。