Hologram Novaスターターキット：Raspberry Piセットアップとセンサー統合の包括的ガイド

Nova初心者？Raspberry Pi初心者？Python初心者？このチュートリアルでは、Hologram Novaスターターキットのあらゆるステップを丁寧に解説します。

ストーリー

このチュートリアルは、Hologram.ioで提供されている公式Hologram Novaスターターキットの一部です。

Raspberry Piのセットアップ – ヘッドレス

注：すでにSDカードにRaspbianが入っており、SSH接続できる場合は次のセクションへスキップしてください。

ヘッドレスセットアップとは、モニター、キーボード、マウスなしでPiを起動することを意味します。すべての設定はメインPCからSSH経由で行います。

1. Raspbian OSをダウンロードしてSDカードに書き込み

重要なポイント：

RaspbianはRaspberry PiのARMアーキテクチャ向けに調整されたDebian派生ディストリビューションです。
Lite版（デスクトップなし）とFull版の両方が動作しますが、このチュートリアルではLite版で十分です。
NOOBSは不要で手順が増えるだけです。
クロスプラットフォームツールのEtcherを使ってOSイメージを書き込みます。

Raspbianダウンロード： raspbian.org/downloads/raspbian

Etcherダウンロード/インストール： etcher.io

RaspbianをSDカードに書き込み：

SDカードをコンピューターに挿入。
Etcherを開く。
ダウンロードしたRaspbianのzipファイルをOSとして選択。
ターゲットドライブとしてSDカードを選択。
「Flash!」をクリック。
Etcherのインターフェースは下記スクリーンショットのようになります。

2. Raspbianの設定

書き込み後、SDカードを再マウントしてコンピューターに接続。ターミナルを開き、bootパーティションに移動。

cd /Volumes/boot

空のファイルを作成してSSHを有効化：

touch ssh

起動時にPiが自分のネットワークに参加するようWi-Fiを事前設定。Piは2.4GHzのみサポート。

sudo nano wpa_supplicant.conf

以下を貼り付け、プレースホルダーを自身の認証情報に置き換え：

country=US
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
    ssid="**your-wifi**"
    psk="**your-password**"
    key_mgmt=WPA-PSK
}

非セキュアネットワークの場合：

country=US
ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
network={
    ssid="**your-wifi**"
    key_mgmt=NONE
}

CTRL+X、次にYとENTERでNanoを保存終了。SDカードをイジェクトし、Piに挿入。

3. Wi-Fi経由でPiにSSH接続

付属の5V 2.4AアダプターでPiに給電。ネットワークが立ち上がるまで1分待機。

ホストコンピューターのターミナルからSSH接続：

ssh pi@raspberrypi.local

パスワード： raspberry。

トラブルシューティング：

デバイスが見つからない？ Wi-Fi認証情報を確認し、Piが2.4GHzネットワークにいるか確認。
同一ホスト名の複数Piがある？ PiのローカルIPでSSH： ssh [email protected]。

ログイン後、Raspberry Pi設定ツールを実行：

sudo raspi-config

メニューで以下を実行：

7 – Advanced Options → A1 Expand Filesystem
5 – Interfacing Options → SPI（必要ならI2Cも有効化）
1 – Change User Password
2 – Hostname（覚えやすい名前を設定）
Finishを選択し、Piを再起動。

再起動後、新しいホスト名でSSH再接続： ssh [email protected]。

4. 依存関係のインストール

Piのパッケージリストを更新：

sudo apt-get update

必須パッケージをインストール：

sudo apt-get install git git-core build-essential python-dev python-openssl python-smbus python3-pip python-pip screen

HologramのPython SDKをインストール：

curl -L hologram.io/python-install | bash

CLIバージョンを確認：

hologram version

0.6.0より大きいバージョンが表示されれば成功。Piの準備完了です。

レッスン1 – LEDを点滅させる

PiのGPIOピン（BCM番号）を使用します。クイックリフレッシャーはStackOverflow GPIOガイドを参照。以下のピンアウトを参照します。

ブレッドボード初心者はこのScienceBuddiesTv動画を見てください。

このレッスンでは、GPIOピンを出力に設定してLEDを制御します。

配線図

LEDを220Ω抵抗経由で接続。電源は通常赤線、グランドは黒線。 配線前には必ず電源を切ってください。

電源を再接続し、1分待ってSSHを再確立。

コードを実行 🏃💨

スターターキットリポジトリをクローン：

git clone https://github.com/benstr/nova-starter-kit.git

フォルダの存在確認：

ls nova-starter-kit/

点滅スクリプトを実行：

sudo python nova-starter-kit/01_blink/main.py

プロンプトで点滅回数を入力。LEDがそれに応じてトグルします。

ソースファイルを確認：

cat nova-starter-kit/01_blink/main.py

cat nova-starter-kit/01_blink/myLED.py

もっと挑戦！

myLED.pyの追加関数をmain.pyで編集して再実行してみてください。

sudo nano nova-starter-kit/01_blink/main.py

レッスン2 – デジタルセンサーを読み取る

DHT11温湿度センサーを追加。AdafruitのDHTライブラリでデータ取得を簡素化。

DHTセンサーの詳細はAdafruit DHTページを参照。

配線図

10kΩプルアップ抵抗を使用。 配線前には電源を切ってください。 電源再接続後、1分待ってSSHを再確立。

コードを実行 🏃💨

センサーフォルダの確認：

ls nova-starter-kit/02_digital_sensor/

AdafruitのDHTライブラリをインストール：

git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_DHT.git

sudo python Adafruit_Python_DHT/setup.py install

センサーをテスト：

sudo Adafruit_Python_DHT/examples/AdafruitDHT.py 11 21

レッスンスクリプトを実行：

sudo python nova-starter-kit/02_digital_sensor/main.py

LEDが3回点滅し、温度/湿度が表示されます。

cat nova-starter-kit/02_digital_sensor/main.py

cat nova-starter-kit/02_digital_sensor/myDHT.py

レッスン3 – アナログセンサーを読み取る

Piはデジタル信号しか読めません。アナログデータを取得するため、MCP-3008 ADCを使ってフォトレジスタの出力を変換します。

MCP-3008は8チャネルあり、チャネル0を使用。AdafruitのMCP3008ライブラリで通信を処理。

配線図

MCP-3008のノッチが左を向くように。すべての接続をダブルチェック。 配線前には電源を切ってください。 電源再接続後、1分待ってSSHを再確立。

コードを実行 🏃💨

アナログセンサーフォルダの確認：

ls nova-starter-kit/03_analog_sensor/

MCP3008ライブラリをインストール：

git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_MCP3008.git

sudo python Adafruit_Python_MCP3008/setup.py install

アナログセンサースクリプトを実行：

sudo python nova-starter-kit/03_analog_sensor/main.py

LEDが4回点滅し、温度、湿度、照度が出力されます。

cat nova-starter-kit/03_analog_sensor/main.py

cat nova-starter-kit/03_analog_sensor/myMCP.py

レッスン4 – ボタンでトリガーする

手動SSHセッションを避けるため、ボタンを配線してセンサー読み取りをトリガーし、スクリプトを起動時に自動実行するように設定します。

配線図

配線はシンプル – ボタンをGPIOピンとプルアップ抵抗に接続。 電源再接続後、1分待ってSSHを再確立。

コードを実行 🏃💨

ボタンフォルダの確認：

ls nova-starter-kit/04_button/

ボタンスクリプトを実行：

sudo python nova-starter-kit/04_button/main.py

スクリプトは無限ループでボタン押下を待機。停止にはCTRL+C。

cat nova-starter-kit/04_button/main.py

起動時にコードを実行 🔌🏃💨

/etc/rc.localを編集して起動時にスクリプトを起動：

sudo nano /etc/rc.local

exit 0の直前に以下を追加：

sudo python /home/pi/nova-starter-kit/04_button/main.py &

保存して再起動：

sudo reboot

再起動後、ボタンを押すとLEDが4回点滅するはずです。

レッスン5 – Wi-Fi経由でデータを送信

起動時にスクリプトが動くようになりましたが、データをローカルで確認したいです。センサー読み取り値をHologramのData Engineに転送します。

SIMが未アクティブな場合はdashboard.hologram.io/activateでアクティベート。

HologramダッシュボードでNovaデバイスを開き、Configuration → 「Show Router Credentials」をクリック、8桁のキーを生成して控えておきます。

認証情報ファイルを編集：

sudo nano nova-starter-kit/credentials.json

プレースホルダーを生成したキーに置き換え。

/etc/rc.localを更新してクラウドスクリプトを起動：

sudo nano /etc/rc.local

sudo python /home/pi/nova-starter-kit/05_cloud/main.py &

再起動：

sudo reboot

数分後、ボタンを押すとデータがクラウドに送信されます。結果はdashboard.hologram.ioで確認。

cat nova-starter-kit/05_cloud/main.py

レッスン6 – セルラー経由でデータを送信

Wi-Fiのない環境への展開も簡単。Novaを組み立ててSIMを挿入すると、Novaの2つのLEDがネットワーク準備完了を示します。

/etc/rc.localを編集してセルラースクリプトを使用：

sudo nano /etc/rc.local

sudo python /home/pi/nova-starter-kit/06_cellular/main.py &

再起動：

sudo reboot

データ送信をdashboard.hologram.ioで確認。

cat nova-starter-kit/06_cellular/main.py

これで、セルラー回線で世界中どこでも動作する気象センサーロボットが完成しました。

出典： Hologram Nova Starter Kit

Raspberry Pi必須ブレイクアウトボード：I2C、UART、GPIOなど – キット、ヘッダー、保護機能 Windows 10 IoT CoreとSHT15センサーで高精度な温湿度モニタリング

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