Pythonでハードウェアを動かす楽しさとハードウェアハック始めたきっかけ

Pythonで
ハードウェアを動かす楽しさと
ハードウェアハック始めたきっかけ
みんなのPython勉強会#83　オンライン 19:00〜
14th July 2022 / Lina Katayose[片寄里菜]
PyCon JP 2022座長
(Twitter : selina787b)

自己紹介
　片寄里菜（かたよせりな）
　selina787b
うさぎ大好き。PyCon JP 2022座長
車やDrone, Raspberry Piなどガジェットが好きです
ピアノ,バイオリン,ドラムを特訓中
プログラマー、エンジニアではなく科学者
(Scientist)を目指す。
PyLadies Tokyo Staff, 株式会社moegi代表、航空宇宙学修了。三アマ取得
後ほど
PyConのお話を

自己紹介
ハードウェア開発のためにいわき市に研究所を作りました！

今日、話すこと
● なぜ、ハードウェアをやってみたかったのか。
● 始めるための知識は？電気って？
● Pythonを使うきっかけとラズパイを選んだ理由
● オススメ情報
● Pythonプログラムを使った作成例
● ラズパイ以外のハードウェア
● PyCon JP 2022のこと
技術的にはすごいことあまりしてません。
ただ、想いとやる気でやっていますｗ

なぜ、ハードウェアをやってみたかったのか
PCのプログラム上だけでは物足りない。
実際にものを動かしてみたい。
では、すぐに出来るとしたら？
どんなプログラミング言語が
いいの？

始めるための知識は？電気って？
● まずはやりたいことを検索
● 本を買う。
● 部品を買う。
● 実行する。（ここでたくさん悩みます）
みんな大好き秋葉原、欲しいものがすぐに手に入ります。
電気の知識はあった方が良いです。まずはオームの法則（
E=IR）だけでもOK！
LEDチカチカ（Lチカ）でもOK

Pythonを使うきっかけとラズパイを選んだ理由
プログラミングに興味を持ち始めたとき、
ネーミングだけでPythonと決めたｗ
勉強すればするほど、楽しさにはまってきた。
PyConなどのPythonコミュニティがたくさんあり、
友人がたくさん出来た

Pythonを使うきっかけとラズパイを選んだ理由
ラズパイの正式名は Raspberry Piです。
このラズパイは、手のひらサイズで GPIOピンが実装された
Linuxが動くパソコンです。
基本は同じですが、
様々な種類のものが販売されています。
このピンヘッダが
GPIOです

オススメ情報
fritzing
配線イメージ図を
描くときに最適！
https://fritzing.org/
回路図エディタもあると
便利です。

Pythonプログラムを使った作成例
ラズパイを使って4つのモーターを
個別に動かす

詳細スライドhttps://www.slideshare.net/LinaKatayose/python-238321886

Raspberry Pi で温湿度センサーDHT11を使って
室内温湿度を計測しslack通知する
こちらの詳細をこの後説明します

なぜ、この計測をしようと思ったのか。
今、メダカを飼っています。そのメダカの育成環境が今どのようなものなのかを
遠隔で気温情報を知りたいと思ったから。
知りたいのは温度だけですが、
温湿度センサーのDHT11がとても安価で便利で、
それを使うことにしました。
BLOGも見てね
https://se-lina.hatenablog.com/entry/2022/03/07/182723

準備
今回使用した機材
● Raspberry Pi 3Bなど（Zeroでも可能）
● micro SD(セットアップ済みOS)
● 電源や配線類
● ジャンパーピン
● ブレッドボード
● DHT11（温湿度センサー）
● 抵抗
DHT11は秋月電子通商でも簡単に変えるのでぜひご利用ください。
（今はプルアップ抵抗がついたものが売っています）

配線図
ここでのプルアップ抵抗は10kΩを使っていますが、私は5.1kΩの抵抗を使いました。
（当時見た資料の違いかもしれません。）
＜余談＞
この配線にすると、GPIOの若い番号を別途RTCなどで使用するため、この配線図にしました。

Raspberry Pi の事前準備(Terminal)
$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get upgrade
$ sudo apt-get install build-essential python-dev
$ git clone
https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git
$ cd Adafruit_Python_DHT/
$ sudo python3 setup.py install
DHTを使えるようにします。

(参考用)Pythonプログラム
ここでは、単純に計測のみを想定したプログラムをご紹介します。
from time import sleep
from datetime import datetime
import Adafruit_DHT as DHT
PIN = 26
for i in range(10):
while True:
humi, temp = DHT.read_retry(DHT.DHT11, PIN)
# 異常な値なら再取得
if humi > 90 or temp > 50:
print("- error:", humi, temp)
sleep(0.1)
continue
break
# 情報を表示

(参考用)Pythonプログラム（続き）
ここでは、単純に計測のみを想定したプログラムをご紹介します。
# 情報を表示
date = datetime.now().strftime('%H:%M:%S')
print("+", date)
print("| 湿度=",humi, "%")
print("| 温度=",temp,"度")
data = str( date ) + "," + str(temp) + "," +str(humi) + "
rn"
f = open( file_name, 'a')
f.write(data)
f.close()
sleep(1)
f-stringでも書けそうなので
現在調整中！

slackの通知に関して
これを実行するために「Mana Blog Next」のサイトを参考に実行しました。
URL：https://www.mana-cat.com/entry/2017/05/06/115111
mana-catさん、ありがとうございます。

slackの通知準備(1)
IncomingWebHook の有効化
Slackの以下ページより、IncomingWebHooksを有効化します。
https://my.slack.com/services/new/incoming-webhook/
注意
Legacy的な使い方なので
別のやり方も知る必要があ
る。

投稿するチャンネルを選択（私は
#tempを作ってから選択)し、
Incoming Webhook インテグレーションの追加をクリックします。

Webhook URLを確認します。コピペは後ほど。

ここの赤枠のWebhook URLをコピペします。
このWebhook URLは後ほどPythonのプログラムで使用します。

Slackへ投稿するための名前をカスタマイズできます。私はそのままにしまし
た。その他、アイコンをカスタマイズ可能で私はラズパイのアイコンにしまし
た。

〜Raspberry Pi 上で行う設定〜
Slackwebのセットアップをやっていきます。
ラズパイのターミナルを開いて、
$ sudo pip install slackweb
$ sudo pip3 install slackweb
と入れましょう。
Python3で動かす場合（ラズパイの設定が標準で
3ではない場合）は
これで、準備OKです。
https://pypi.org/project/slack-sdk/
でもできるらしい。

まずは、Slack投稿テスト！
すぐに長めのコードを動かすとエラー箇所がわからないので、
Slack通知が動いて
いるかに焦点を当てて簡単なプログラムを書きます。

slack通知のみのテストプログラム
# test.py
import slackweb
slack = slackweb.Slack(url="https://取得したURL")
slack.notify(text="Hello slack")
実行すると、

Pythonプログラム
プログラム（1時間おきにSlackに温湿度を通知する）
from time import sleep
from datetime import datetime
import Adafruit_DHT as DHT
import slackweb
PIN = 26
for i in range(10):
while True:
humi, temp = DHT.read_retry(DHT.DHT11, PIN)
# 異常な値なら再取得
if humi > 90 or temp > 50:
print("- error:", humi, temp)
sleep(0.1)
continue
break

# 情報を表示
date = datetime.now().strftime('%Y/%m/%d %H:%M:%S')
print("+", date)
print("| 湿度=",humi, "%")
print("| 温度=",temp,"度")

data = str(date) + "rn 気温：" + str(temp) + "℃　湿度："
+str(humi) + "％ rn"
slack = slackweb.Slack(url="https://取得したURL")
temp_data = data
slack.notify(text=temp_data)
#1時間：3600, 10分：600 １分：60
sleep(3600)

実行結果
こんな感じで
slackに通知されます！

ラズパイ以外のハードウェア
Arduino(アルドゥイーノ)
ワンボードマイコンの一種
気軽に仕え、オープンソースハードウェアなので
正規品ではないボードも発売されている。
ラズパイよりも安価で使用できるが、
高度なことをすることが
出来ない反面、信号データは正確。

最近、やってみたこと
Mac→(VNC)→ラズパイ→(USB)→Arduino
Arduinoでステッピングモーターを動かす！

PyCon JP について
PyCon JP とは？
PyCon JPは、日本で開催されるプログラミング言語
Pythonに関する国際カンファ
レンスです。 PyCon(Python Conference)はアメリカをはじめ世界中で開催され
ており、PyCon JPはそのうちの日本で開催されているものです。
2019年：911人規模でオンサイト開催
2020年：631人規模でオンライン開催
2021年：629人規模でハイブリッド開催
それぞれYoutube Live配信あり

PyCon JP 2022
2022年秋に開催予定！
現地（オンサイト）での開催！
カンファレンス: 2022年10月14日(金)-15日(土)
スプリント: 2022年10月16日(日)
会場: TOC有明コンベンションホール
ティザーサイト　https://2022.pycon.jp/
スタッフ募集しています！
https://pyconjp.blogspot.com/2022/02/pycon-jp-2022.html

終わり
ご清聴ありがとうございます。

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