概要

非接触空間センサーを使った電子アート、直感的で清潔な非接触センシングシステムです。AIカメラやRiDARでは速度やアプリの都合で難しいです。革新的なSFプロトタイピングと、マニアックなマイコンArduino Nano Everyの活用テクニックについて解説します。

センサーの原理はこちら（フォトリフレクタで距離を検出、回路と原理 ）https://elchika.com/article/212567e6-c585-4717-9292-cf23636696c4/

動画

作品の動画

センサーのデータ検出動画

配線図

プログラム

プログラムはこちらgoogle driveから公開しています。解説できなくてすみません。
https://drive.google.com/drive/folders/1ti1Zx5Uhs_-PSRfIn5HwhD5zD9fhQ0Ih
sketch: IHT11_Train.ino
libraries:Train.cpp, Train.h

Arduino Nano Every 活用技術

高性能マイコンATMega4809を使うArduino Nano EveryはArduino Uno、Nanoより高速でメモリーも多く安いです。でも少し癖があります。

ATmega4809 datasheet https://content.arduino.cc/assets/Nano-Every_processor-48-pin-Data-Sheet-megaAVR-0-series-DS40002016B.pdf

1. A0〜A7のデジタル出力が出ない

マイコンのポートレジスタを操作します。PD3(A0)はPortDの3bit, PD0(A3)はPortDの0bitです。A4,A5を除くアナログピンはPortDなので１回のクロックサイクルで出力できます。DIRで各bitの入出力を設定し、OUTで出力します。Atmega168のArduinoとは少し違います。

ポートD操作例
void setup()
{
  PORTD.DIR = B11111111; // set PORTD (digital 7~0) to outputs
}

void loop()
{
  PORTD.OUT = B11110000; // digital 4~7 HIGH, digital 3~0 LOW
  delay(1000);
  PORTD.OUT = B00001111; // digital 4~7 LOW, digital 3~0 HIGH
  delay(1000);
}

2. SPIデバイスの動作不良対策

シフトレジスタ74HC595を使った16ビットLEDが不安定で時々消えました。入力にロジックアナライザを繋ぐと安定します。そこで入力端子の一つRCKを470kΩでプルダウンすると直りました。状況によりプルアップの場合もあります。抵抗値は高めのほうが副作用が少ないです。

3. LEDのアイキャッチノイズ

光の電車(Neo Poixel)やスピードLEDをそのまま表示するとちょっと退屈に感じる時があります。そこで、わざとLEDの点灯位置を乱す「ノイズ」を入れて視線を集めるアイキャッチノイズを使いました。ちょっとの工夫で退屈になりません。

終わりに

感染症対策の他にも現代的な非接触センサーの需要は多いですが、AIカメラやLidarを使う非接触システムはあまり普及していません。

日本の会社や大学の新製品開発に期待できない今、elchikaのような技術コミュニティで個人の技術を洗練し現状を変えるようなブレイクスルーができないだろうかと思います。停滞を突き崩す前衛的な開発に挑戦してみませんか

リンク

双方向ハンドセンサー　https://interactive-hand-sensor.com/root/
発売中　https://www.switch-science.com/products/6495/
imgur動画一覧　https://imgur.com/user/3duilab/posts
ツイッター　https://twitter.com/TakahiroMaeda3
インスタグラム開発履歴　https://www.instagram.com/3duilab/?hl=ja