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スマートビニールハウス(β)

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概要

【スマートビニールハウス：遠隔計測と自動制御の連携】

おいしい野菜を育てるには、ハウス内の環境を常に最適に保つ必要があります。このシステムは、1台の送信機（ハウス側）が「今の環境」を報告し、複数の受信機（管理PC側）がその情報を受け取って、屋根を動かしたり水をまいたりするIoT（モノのインターネット）の仕組みを学ぶ教材です。

用意する物

センサー側(複数セット)

• PC
• タコラッチ・ミニ
• 役割に応じて以下
  • 防水温度センサー（オプション）
  • 手作りスイッチ
  • ワニグチクリップ

中央制御側(1セット)

• PC
• タコラッチ・ミニ

アクチュエーター側（複数セット）

• PC
• タコラッチ・ミニ
• 役割に応じて以下
  • サーボモーター（オプション：屋根の開閉用）
  • ポンプ（オプション：灌水用）
  • 制御フィルムターミナル（換気扇・ライト用）

準備

• 事前に『計測・制御』の教材を通して、カードの使い方や問題解決の手法を習得しておく必要があります。

活動

センサー側(複数)と中央制御側(1台)、アクチュエーター側(複数)のように役割分担をして活動を行います。

1. 工作

【センサー側】 (役割に応じてセンサーを接続)

• 温度センサーを「デジタルA」端子に接続します。
• 土の乾きを測る「手作りスイッチ」を「アナログA1」端子と「5V」端子に接続します。

【アクチュエーター側】 (役割に応じてアクチュエーターを接続)

• 換気用のサーボモーターを「デジタルA」端子に接続します。
• 灌水用のポンプやライトを制御スイッチ経由で接続します。

2. プログラミング

センサー側は 「計測値の送信」、中央制御側は 「判断・指示」、アクチュエーター側は 「動作」 と役割を分担させましょう。

• 通信設定: 全てのPCで[ ネットに接続する ]ブロックで共通の通信グループID（例：[日付][クラス][グルプ名]）を入力して決定します。

【センサー側：計測値送信】

使うカードの例

• 通信 01：データを送る(インターネット間通信(送信))
• 役割に応じて以下
  • 計測 01：暗くなった(明るさセンサー)
  • 計測 10：温度が上がった/下がった(温度センサー(オプション))
  • 計測 11：土が乾いた(電圧)

プログラム例

• 気温
  • [ ずっと ] ブロックの中で、
  • [ (通信 気温A) = (水温デジタルAの温度(℃) を送る ]
• 明るさ
  • [ ずっと ] ブロックの中で、
  • [ (通信 明るさA) = (明るさ) を送る ]
• 水分量
  • [ ずっと ] ブロックの中で、
  • [ (通信 水分量A) = (電圧 を送る ]

このように、各センサーの値をそのまま中央制御側へ送り続けます。

【中央制御側：判断・指示】

使うカードの例

• 通信 02：データを受け取る(インターネット間通信(受信))
• 通信 01：データを送る(インターネット間通信(送信))

プログラム例

• [ ずっと ] ブロックの中で、
  • 換気
  • もし[ 通信 (気温A) の値 > (28) なら ]
  • [ (通信 換気A) = (1) を送る ]
  • でなければ[ (通信 換気) = (0) を送る ]
  • 補光
  • もし[ 通信 (明るさA) の値 < (20) なら ]
  • [ (通信 照明A) = (1) を送る ]
  • でなければ[ (通信 照明) = (0) を送る ]
  • 灌水
  • もし[ 通信 (水分量A) の値 < (3.5) なら ]
  • [ (通信 灌水A) = (1) を送る ]
  • でなければ[ (通信 灌水A) = (0) を送る ]

このように、各センサーの値から判断をし、指示をアクチュエーター側へ送り続けます。(※数字は環境に合わせて正しく動作するように調整してください。)

【アクチュエーター側(受信側)：届いた指示で動く】

使うカードの例

• 通信 02：データを受け取る(インターネット間通信(受信))
• 役割に応じて以下
  • 制御 01：明かりをつける(カラーLED)
  • 制御 04：角度を指定して回す(サーボモーター(オプション))
  • 制御 06：水をまく(ポンプ(オプション))

プログラム例

• 共通：[緑の旗が押されたとき]、[ ネットに接続する ]

• 共通の通信グループID（例：[日付][クラス][グルプ名]）を入力して決定します。

• 換気用窓の開閉:

  • [ 通信 (換気A) を受け取ったとき ]
  • [ ずっと ] ブロックの中で、
  • [ もし (通信 換気 の値 = 1) なら ]、
  • [ サーボ デジタルA(A1) を 速度30% で 90 度にする ]
  • でなければ、[ サーボ デジタルA(A1) を 速度30% で 0 度にする ] を実行します。

• 明かりのON/OFF:
  • [ 通信 (照明A) を受け取ったとき ]
  • [ ずっと ] ブロックの中で、
  • [ もし (通信 照明 の値 = 1) なら ]、
  • [ 明かりをON ]
  • でなければ、[ 明かりをOFF ] を実行します。

• 灌水用ポンプのON/OFF:
  • [ 通信 (灌水A) を受け取ったとき ]
  • [ ずっと ] ブロックの中で、
  • [ もし (通信 灌水A の値 = 1) なら ]、
  • [デジタルA(A1) を ( 1 ) にする ]
  • でなければ、[デジタルA(A1) を ( 0 ) にする ] を実行します。

3. 動作確認

• 遠隔テスト: センサー側のセンサーを温めたり隠したりしたとき、離れた場所にあるアクチュエーター側のモーターやポンプが反応するか確かめます。
• しきい値の調整: 実際の土の湿り具合を見ながら、ポンプが動く電圧の数値を微調整しましょう。

発展

AIとクラウドによる高度な農場管理 「[AkaDako Cloud Plus](https://akadako.com/plus/) のアクセスキー」を使うことで、さらに高度な管理が可能です。

• 異常通知: 深刻な水不足を検知したら [ 通信 03：LINEにメッセージを送る+アクセス ] でスマホに知らせてみましょう。
• データ分析: [ 通信 05：明るさを記録する+アクセス ] を使い、1日の環境変化をGoogleスプレッドシートに記録して分析します。
• 生育診断: [ AI 03：ステージ表示されている物についてたずねる+アクセス ] を活用します。画面右上のボタンでカメラモードに切り替えて作物を映し、生成AIに「収穫時期はいつですか？」と相談してみましょう。 ※AI 03の利用には、[AkaDako Cloud Plus](https://akadako.com/plus/) のアクセスキーが必要です。