Raspberry Pi用DIY赤外線モーションセンサー構築 - ステップバイステップガイド

2015年7月、コロラド州立大学での高校インターンシップで、Raspberry Pi用の短距離赤外線近接センサーを設計しました。このセンサーはラインフォローロボット、モーションアクティブカメラなどに電力を供給できます。

以下は、コンポーネントからコードまで、信頼性が高く低コストな赤外線モーション検出器の構築方法を示す完全ガイドです。

材料

• Raspberry Pi（GPIO搭載の任意のモデル）
• 片面穴あき試作基板（任意のサイズ）
• 1×ブレッドボード（試作用）
• 被覆ジャンパーワイヤー（赤、黒、黄）
• 1×IR LEDエミッター
• 1×IR LEDレシーバー（フォトトランジスタ）
• 1×標準LED（任意の色） - 視覚インジケーター
• 1×Piの5V GPIOピンからの5V電源
• 1×LM358N9013デュアルオペアンプ
• 1×1kΩトリマーポテンショメーター
• 抵抗: 39Ω、1kΩ、10kΩ、6.8kΩ、3.5kΩ
• オプション: 絶縁テープ、3×ヘッダーピン、メス-メスジャンパーケーブル、ワイヤーストリッパー、カッター、はんだごて、はんだ

ステップ1 - ブレッドボードで試作

回路図（リンク先）に従い、Piの5V GPIOピンから電源を供給します。LM358の出力電圧は、抵抗分圧で3.3Vに降圧され、PiのGPIO入力制限内に収まります。

配線後、メス-メスジャンパーケーブルでブレッドボードをPiに接続。LEDが点灯しない場合は、ポテンショメーターを右に回してLEDが点灯するまで調整。電源投入直後に点灯する場合は、ノブを左に回してLEDが消えるまで回し、再びゆっくり右に回してLEDが点灯した時点で停止。

ステップ2 - 穴あき基板へ移植

試作が動作したら、部品を穴あき基板にはんだ付けします。電源用に明確な「+」と「-」側を確保。各部品を固定し、必要な接続にはジャンパーワイヤーを使用。グラウンド、出力、電源をヘッダーピンに接続。余分なワイヤーを切り、テスターでテストし、導通を確認。

オプション: IR LEDを絶縁テープで巻いてビームを絞り、実効範囲を延長。

ステップ3 - Piのプログラミング

以下のCプログラム（WiringPiが必要）を使用して、モーション検知時にPiカメラをトリガーします。スクリプトはファイル名と遅延を尋ね、その後写真を撮影します。

#include 
#include 
#include 
#define SEN 0
#define MAXSIZE 50
#define A "Y"
#define B "O"
int main() {
    wiringPiSetup();
    pinMode(SEN, INPUT);
    char answer1[MAXSIZE];
    char answer2[MAXSIZE];
    char name[MAXSIZE] = B;
    char firstprefix[MAXSIZE] = "raspistill -hf -t ";
    char secondprefix[MAXSIZE] = "xdg-open ";
    printf("\nDo you want to name your picture first? (Enter Y/N and press ENTER): ");
    scanf("%s", answer1);
    if(strcmp(answer1, A) == 0){
        printf("What do you want to call your video?: ");
        scanf("%s", name);
        strcat(name, ".jpg");
    }
    printf("How long do you wish the camera to wait before taking a picture? (Enter time in milliseconds and press ENTER): ");
    scanf("%s", answer2);
    strcat(firstprefix, answer2);
    strcat(firstprefix, " -o ");
    if(digitalRead(SEN) == LOW)
        printf("\nCAMERA OFF\nError: Please check wiring OR move away from sensor.\n");
    else {
        printf("\nCAMERA ON\n1. To take picture, stand in front of camcorder.\n2. Your picture will be taken after the specified time.\n3. To view image, enter the command provided.\n\n");
        for(;;){
            if(digitalRead(SEN) == LOW){
                system(strcat(firstprefix, name));
                break;
            }
        }
    }
    strcat(secondprefix, name);
    printf("Type *%s* and press ENTER to view your picture!\n", secondprefix);
    return(0);
}

詳細は元のプロジェクトページを参照: Raspberry Pi用DIY赤外線モーションセンサーシステム。