無重力を検知しモータを動かすシステム

## 紹介
高校で理学系の研究チームに関わった際、製作を依頼されたものです。
何かと汎用性が高そうなので概要を載せておくよ！

## ハード

![スクリーンショット 2024-07-23 223403.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3844414/41e2bfc0-ff01-d9a7-2df0-be0e1b857d4f.png)

![スクリーンショット 2024-07-23 223427.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3844414/ce90dbf9-35c2-22de-b3df-2a3d52f6e44e.png)
言うまでもなく()

![スクリーンショット 2024-07-23 223446.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3844414/aa7b74df-1827-6234-8ac9-7556cbc0638d.png)
こんなところ。

外観。
-電源:単一乾電池
-処理:ESP32(NodeMCUとかいう機種名だった気が。)
-無重力の検出:MPU6050

ブレッドボードはamazonで売ってるやつより列が増えて6列になってるものを使用しています。(ESP32は横に大きいので...)
わざわざ秋葉原へ駆り出しに行くだけの価値はある。と筆者は思います。

その他の周辺部品としてブザー、LED、抵抗が挙げられますね。

## プログラム

遅まきながらプログラム構造をはっつけます。以下参照。

______________________________

入力
安全装置　有線or無線(赤外線orWIFI)
落とす装置　モータ
Gスイッチ　閾値

処理
Gスイッチ　承認　(落下後0.2秒後？)　　
安全装置　承認　

出力
板を下げるor色水をあげる
表示LED or another

______________________________

揺らすとすぐに無重力と検知されて使い物になりません。
なので、使用するときまでロックをかけ、無線で解除するという方式をとりました。




## プログラム本文

注意！
プログラムの書き換えには、arduinoIDE(ver1.8付近)にて、
・ボード：Node-MCU
・周波数：115200
・シリアルポート：COM3
・環境設定→追加ボードのURLから
”https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json”を追加する。
・#includeとあるライブラリ全てをインストール。exe:[WIFI][Wire]....


~~~c++:-arduinoIDE-

//ネット連携プログラム
#include <WiFi.h>
//プログラムの参照リンク　https://randomnerdtutorials.com/esp32-web-server-arduino-ide/

/*********
  Rui Santos
  Complete project details at https://randomnerdtutorials.com  
*********/

// Load Wi-Fi library

// Replace with your network credentials
const char* ssid = "aterm-9fcc$$$$$$";
const char* password = "00796$$$$$$$$$$";

// Set web server port number to 80
WiFiServer server(80);

// Variable to store the HTTP request
String header;

// Auxiliar variables to store the current output state
String output18State = "off";
String output26State = "off";
String Rstate = "yet";

// Assign output variables to GPIO pins
const int output18 = 18;
const int output26 = 26;

// Current time
unsigned long currentTime = millis();
// Previous time
unsigned long previousTime = 0; 
// Define timeout time in milliseconds (example: 2000ms = 2s)
const long timeoutTime = 2000;



int Gap=0;int SL=0;int TL=0;int G=0;int Re=0;


//加速度センサ
#include <Adafruit_MPU6050.h>
#include <Adafruit_Sensor.h>
#include <Wire.h>
const int SVPIN = 5;
Adafruit_MPU6050 mpu;

//servo moter
int SVmp=26;



void setup() {
//ネット連携プログラム
  Serial.begin(115200);
  // Initialize the output variables as outputs
  pinMode(output18, OUTPUT);
  pinMode(output26, OUTPUT);
  // Set outputs to LOW
  digitalWrite(output18, LOW);
  digitalWrite(output26, LOW);

  // Connect to Wi-Fi network with SSID and password
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  // Print local IP address and start web server
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected.");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  server.begin();


  
  //加速度センサ起動プログラム部分
 Serial.begin(115200);
 while (!Serial);
  delay(10);
 Serial.println("Acceleration sensor test");
 if(!mpu.begin()){
  Serial.println("Failed it");
  while (1){
    delay(10);
  }
 }
 Serial.println("Succeed it");
 mpu.setAccelerometerRange(MPU6050_RANGE_8_G);

//servo moter setup
pinMode(SVmp,OUTPUT);



 
}

void penDash(int x){//xの値は0~180。 
int p=0;
Rstate = "done";
Re=1;
while(p=1000){
int kyori = (x*10.25)+450;//角度からパルス幅への変換式
digitalWrite(SVmp,HIGH);
delayMicroseconds(kyori);
digitalWrite(SVmp,LOW);
delayMicroseconds(1);
int p=p+1;

}
//速度　5~30くらいが良好。

  
}

void loop() {

 
//加速度プログラム
  sensors_event_t a, g, temp;
  mpu.getEvent(&a, &g, &temp);
  Serial.print("X:");
  Serial.print(a.acceleration.x);
  Serial.print(", Y:");
  Serial.print(a.acceleration.y);
  Serial.print(", Z:");
  Serial.print(a.acceleration.z);
  Serial.println("");

if (a.acceleration.y <= -5){
  Gap=1;
}
if (a.acceleration.y > -5){
  Gap=0;
}


if(Gap==1 and SL==1 and Re==0){
  
//servoプログラム
int i=180;
penDash(i);
int p=0;
}


  
//ネット連携
  WiFiClient client = server.available();   // Listen for incoming clients

  if (client) {                             // If a new client connects,
    currentTime = millis();
    previousTime = currentTime;
    Serial.println("New Client.");          // print a message out in the serial port
    String currentLine = "";                // make a String to hold incoming data from the client
    while (client.connected() && currentTime - previousTime <= timeoutTime) {  // loop while the client's connected
      currentTime = millis();
      if (client.available()) {             // if there's bytes to read from the client,
        char c = client.read();             // read a byte, then
        Serial.write(c);                    // print it out the serial monitor
        header += c;
        if (c == '\n') {                    // if the byte is a newline character
          // if the current line is blank, you got two newline characters in a row.
          // that's the end of the client HTTP request, so send a response:
          if (currentLine.length() == 0) {
            // HTTP headers always start with a response code (e.g. HTTP/1.1 200 OK)
            // and a content-type so the client knows what's coming, then a blank line:
            client.println("HTTP/1.1 200 OK");
            client.println("Content-type:text/html");
            client.println("Connection: close");
            client.println();
            
            // turns the GPIOs on and off
            if (header.indexOf("GET /18/on") >= 0) {
              Serial.println("GPIO 18 on");
              output18State = "on";
              digitalWrite(18, HIGH);
            } else if (header.indexOf("GET /18/off") >= 0) {
              Serial.println("GPIO 18 off");
              output18State = "off";
                    digitalWrite(18, LOW);
            } else if (header.indexOf("GET /26/on") >= 0) {
              Serial.println("GPIO 26 on");
              output26State = "on";
              
              SL=1;
            } else if (header.indexOf("GET /26/off") >= 0) {
              Serial.println("GPIO 26 off");
              output26State = "off";
        
              SL=0;
            }
            
            // Display the HTML web page
            client.println("<!DOCTYPE html><html>");
            client.println("<head><meta name=\"viewport\" content=\"width=device-width, initial-scale=1\">");
  
            client.println("<link rel=\"icon\" href=\"data:,\">");
            // CSS to style the on/off buttons 
            // Feel free to change the background-color and font-size attributes to fit your preferences
            client.println("<style>html { font-family: Helvetica; display: inline-block; margin: 0px auto; text-align: center;}");
            client.println(".button { background-color: #4CAF50; border: none; color: white; padding: 16px 40px;");
            client.println("text-decoration: none; font-size: 30px; margin: 2px; cursor: pointer;}");
            client.println(".button2 {background-color: #555555;}</style></head>");
            
            // Web Page Heading
            client.println("<body><h1>REMOTE CONTROL<h1> <h3>For The Zero Gravity Research Team<h3><h3>Now it's under control</h3>");
            
            // Display current state, and ON/OFF buttons for GPIO 18  
            client.println("<p>Test Lamp: " + output18State + "</p>");
            // If the output18State is off, it displays the ON button       
            if (output18State=="off") {
              client.println("<p><a href=\"/18/on\"><button class=\"button\">OFF</button></a></p>");
            } else {
              client.println("<p><a href=\"/18/off\"><button class=\"button button2\">ON</button></a></p>");
            } 
               
            // Display current state, and ON/OFF buttons for GPIO 26  
            client.println("<p>Safety lock</p>");
            // If the output26State is off, it displays the ON button       
            if (output26State=="off") {
              client.println("<p><a href=\"/26/on\"><button class=\"button\">Lock</button></a></p>");
            } else {
              client.println("<p><a href=\"/26/off\"><button class=\"button button2\">Unlock</button></a></p>");
            }
            client.println("<h2>insert: " + Rstate + "</h2>");

            client.println("</body></html>");
            
            // The HTTP response ends with another blank line
            client.println();
            // Break out of the while loop
            break;
          } else { // if you got a newline, then clear currentLine
            currentLine = "";
          }
        } else if (c != '\r') {  // if you got anything else but a carriage return character,
          currentLine += c;      // add it to the end of the currentLine
        }
      }
    }
    // Clear the header variable
    header = "";
    // Close the connection
    client.stop();
    Serial.println("Client disconnected.");
    Serial.println("");
  }









}

~~~

【電子回路】ESP32で携帯でLチカ操作　htmlでブラウザ作成する方法　Webserver (youtube.com)参考
_________________________________________________________________________


## 操作方法

①近隣WIFIに接続できるようプログラムにSSIDとpassを設定する。
②起動してしばらくするとWIFIと接続するので10秒ほど待ち、機械をブザー側を下にしてセットする。
③//192.168.10.111(シリアルモニタに出力されるipアドレス)　を開くと操作パネルが出現する。(基本どの端末にも対応)
[注意]ボタンは連打しない。１タップにつき繁栄まで最大4秒程度必要。
　　　また、ボタンには現在の状態が表示されている。
④”test lump”タップで基盤のブザー・緑LEDが操作できるかテストする。
⑤”safety lock”タップで状態を”Unlock”に変更。
⑥4秒ほど機械を動かさず待機。
⑦自由落下を開始し、重力が1/2程度になると赤ランプ点灯と同時にモータが作動。


![スクリーンショット 2024-07-23 224842.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/3844414/499dd429-3844-4482-70cd-63120fa8ccaa.png)
操作画面。
現在の状態が表示されます。
なお遅延は数秒ある模様。
...wifiを経由してるからね。「しょうがないね」って笑って許してあげてね！




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## 最後に
猪突猛進感が否めないですが、ここらへんで終わらせていただきます。

えーまず、ここまで読み進めてくださり、ありがとうございました。
初めての投稿ということもあるので、大目に見てくだされ。というのが本音です。
私は常にネット上に存在し、時と場所を自由に駆け巡る正に(?)波動のような存在!!!
...ですので、また巡り合うこともあるでしょう。


それではっ！



***©筆者:男子高校生C