はじめに

今回2022年 SPRESENSE™ 活用コンテストにてspresense本体と、拡張ボード、カメラモジュールをご提供いただけたので、
やってみたかった100均自作水槽のIoT化にチャレンジしてみる。

ちなみに今回IoT化する水槽はこちら。

【100均自作】小型オーバーフロー＆アクアポニックス水槽 #1水槽作り

※正確には植物も栽培するアクアポニックス+オーバーフロー水槽です

やはりspresenseといえばGPSを搭載している事が最大の特徴だと思っているので、お試しで少しだけ利用してみる。

加えてカメラモジュールも約500万画素とマイコンとは思えない性能を持っているため、ここもしっかりと利用します
（マイコンでカメラといえばESP32-CAMが思い浮かびますが、SPRESENSEの性能は倍以上らしい、期待大）。

あとやはりマイコンということで省電力化はできる限り行いたい（公式な使用方法から外れない程度で）

よって搭載した機能は以下の通り。

• GPSで正確な時間を取得する
• 毎朝ある時間になったら、自動で魚に餌やりをする（自動餌やり装置を自作）
• 餌やりのタイミングで定点カメラが植物の様子を撮影し、SDに保存
• その後スリープして、朝付近にまた起動させ正確な時間を読みに行く（省電力化）

フローにするとこんなイメージ

使用物品

○マイコン

• spresense本体
• 拡張ボード
• カメラモジュール
• SD

○自動餌やり装置

• 100均のケース
• サーボモータ（Amazon格安品）
• ジャンパーワイヤー

コードと接続

プログラミングに関しては完全なる初学者のため、動いてるだけで良しとした（ifが便利すぎで初学者使いがち）
SPRESENSEとの接続は、サーボモータの信号線をD15ピンに繋げただけですね!!

水槽IoT化装置
#include <Camera.h>
#include <SDHCI.h>
#include <Servo.h>

//GPS
#include <Arduino.h>
#include <LowPower.h>
#include <RTC.h>
#include <GNSS.h>

SpGnss Gnss;
 
#define MY_TIMEZONE_IN_SECONDS (9 * 60 * 60) // JST
 
int state = false;
/////

//servo
static Servo servo; 
/////

SDClass theSD;

void setup() {
  //servo
  servo.attach(PIN_D15);
  servo.write(0);
  
  //GPS
  LowPower.clockMode(CLOCK_MODE_32MHz);
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial);
  
  RTC.begin();
  LowPower.begin();
 
  pinMode(LED0, OUTPUT); //Get time from GPS
  pinMode(LED1, OUTPUT); //take a picture
  pinMode(LED2, OUTPUT); //GPS connect
  digitalWrite(LED0, LOW);
  digitalWrite(LED1, LOW);
  digitalWrite(LED2, LOW);
 
  // Initialize and start GNSS library
  int ret;
  ret = Gnss.begin();
  assert(ret == 0);
 
  ret = Gnss.start();
  assert(ret == 0);
  /////
}

void loop() {
  //GPS
  Serial.print(".");
  state = !state;
  digitalWrite(LED2, (state)? HIGH: LOW);
    
  // Wait for GNSS data
  if (Gnss.waitUpdate()) {
    SpNavData  NavData;
 
    // Get the UTC time
    Gnss.getNavData(&NavData);
    SpGnssTime *time = &NavData.time;
 
    // Check if the acquired UTC time is accurate
    if (time->year >= 2000) {
      Serial.println(".");
      Serial.println("Get time from GPS");
      digitalWrite(LED0, HIGH);
      
      char buf[128];
      
      // Convert SpGnssTime to RtcTime
      RtcTime gps(time->year, time->month, time->day,
                  time->hour, time->minute, time->sec, time->usec * 1000);
 
      gps += MY_TIMEZONE_IN_SECONDS;
 
      sprintf(buf, "%04d/%02d/%02d %02d:%02d:%02d\t",
         gps.year(), gps.month(), gps.day(),
         gps.hour(), gps.minute(), gps.second());
 
      Serial.print("Data: ");
      Serial.println(buf);
      int t = gps.hour();
      delay(1000);
      digitalWrite(LED0, LOW);
      /////
      
  //Shooting conditions
  if(t < 10){
    digitalWrite(LED2, LOW);
    Serial.println("Re GPS connect after 10 min");
    //deepsleep
    digitalWrite(LED0, LOW);
    digitalWrite(LED1, LOW);
    digitalWrite(LED2, LOW);
    Serial.println("deepsleep start (10 min)");
    LowPower.deepSleep(10 * 60);
  
  }else{
  
  theCamera.begin();
  while(!theSD.begin());
  theCamera.setStillPictureImageFormat(
  CAM_IMGSIZE_QUADVGA_H ,CAM_IMGSIZE_QUADVGA_V
  ,CAM_IMAGE_PIX_FMT_JPG);
  
  digitalWrite(LED1, HIGH);
  CamImage img = theCamera.takePicture();
  
  if (img.isAvailable()) {
    char filename[16] = {0};
    sprintf(filename, "%04d%02d%02d%02d%02d%02d.JPG",
            gps.year(), gps.month(), gps.day(),
            gps.hour(), gps.minute(), gps.second());
            
  File myFile = theSD.open(filename, FILE_WRITE);
  myFile.write(img.getImgBuff(), img.getImgSize());
  myFile.close();
  
  Serial.println("take a picture");
  digitalWrite(LED1, LOW);
  
  }
  
  //servo ON
  Serial.println("servo ON");
  servo.write(180);
  delay(3000);
  servo.write(0);
  delay(1000);

  //deepsleep
  digitalWrite(LED0, LOW);
  digitalWrite(LED1, LOW);
  digitalWrite(LED2, LOW);
  Serial.println("deepsleep start (23 h)");
  LowPower.deepSleep(23 * 60 * 60);
  }
  }
  }
 }

完成品はこちら

※一日一回しか作動しないため、設置前のデモ動画を掲載しています（自動餌やり装置とSPRESENSE）

ズボラな私的には、IoT化で餌やりを自動化出来たことがかなりのメリットでした。

また、写真は期待通りの高画質で大満足ですね。

定点カメラで撮影ができると成長過程が見れて、ますます植物を育てたくなりますね。

今後の展望

実は腑に落ちてない部分もあり…
省電力化（deepsleep使ってるのにサーボモーターには常に電流が流れている件）やコード（とりあえず動いてる感）にまだまだ改善の余地がありですね。
照明もUSB給電なので、リレーモジュールを組み込めばライトのOnOFFも管理できそうです。
ひとまず形にはなったので、これで完成としたいと思います。
省電力化にアドバイスがあったら是非お願いします!!