オーロラの手触り~ Raspberry Piで制御する石窯 ~

2016.02.27OSC 2016 Tokyo/Spring ライトニングトーク

オープンフォース総統河野 悦昌

オープンフォース

● 秘密結社● 勉強会などを開催する非営利組織

あくのはかいかつどう

● （オープン）の● （イノベーション）活動● OSSを実戦に

混迷する世界

● 燃える非対称紛争● 沸き立つ市民間憎悪● イスラムのハシブ制を僭称する組織

を討伐しに国王が自ら空爆するとかしないとかいう21世紀とは

● 海賊が出没して戦車を分捕られる２１世紀とは

真に世界を変えるには

● 世界にリーチするためには● ２：８● サイレントマジョリティへのアプローチ

発展途上国貧困層

● 貧困が巻き起こす問題● 砂漠化を食い止める

空飛ぶ円盤？

珪藻土

珪藻土● 珪藻土を使った

問題解決● 安価● 安全● 圧倒的な熱効率

発展途上国貧困層へのアプローチ

● かまど問題● 熱効率が良く● 完全燃焼に近づけて● 煙の発生を抑制し● 健康を維持し● 砂漠化を食い止める

秘密結社的アプローチ

● 野望を偽装して● 日本国内で

ピザ窯を作る

● 石窯– 超高性能石窯が可能に

● ピザパーティ

従来の石窯

● 屋外で● 小山のような● 予熱半日● 除熱半日

珪藻土を使うと・・・● 超高性能に！！

– 屋外で● →屋内可能！！

– 小山のような● →卓上サイズ！！

– 予熱半日● →予熱1時間！！

– 除熱半日● →分解して急速冷却！！

DELiveシリーズの開発● イベントで組み立て● その場でピザを焼く

Raspberry Pi● あんなこと● こんなこと● できるのではない

か！？

Raspberry Pi でラズベリーパイをどうぞ

秘密結社オープンフォース

300℃150秒

ラズベリー！

バナナ！

Raspberry Piで制御

12V電源

サーミスタ熱電対へ

ヒーターへ

リレー

温度センサ拡張ボード

RaspberryHabu

sshでログインして温度設定

DEシリーズの試作品は

RaspberyPiで制御！

ログイン

● 石窯DELiveに

● sshで！

● コントローラにRaspberry Piを使っている

● ユーザ名 pi● パスワード raspberry

Mk.1● 30cmピザバージョン● オープンハードカンファレンス 2015

Nagano

Mk.2● 25cmピザバージョン● 小さいピザをたくさん食べるのが楽し

い！

Mk.4● 蓄熱体を使った熱慣性制御● 性能安定● 200名規模イベントに投入

Mk.5● カセットコンロバージョン● 電源無いアウトドアで利用可能

Mk.6

● 制御プログラムを使った熱慣性制御● ヒータ位置を離して熱慣性・・・● ギークハウス大阪池田に設置

Mk.7　炭火バージョン

● キャンピング場でテスト

DEAero

● エアロジェルを使った試作バージョン

●質量30kg→3kg

500°

● ピザなら90秒● 200°〜900°● 1300W程度なのに● かなり強い火力なので

Raspberry Piで制御400℃以上の温度が使える石窯は調理設備としての能力は圧倒的であるが小山のようなサイズであり、運用には制限が伴う。DEシリーズは優れた断熱性能を持つ珪藻土等を用い、輻射熱による調理に特化したことにより従来型石窯よりもはるかに小型化したものである。100V家庭用電源で強力な調理を行うことができ、また一般家庭のリビングなどでの運用が可能である。

エネルギー機動理論（ジョン・ボイド）。断熱性、耐熱性に優れた素材を使うことで、500℃前後までエネルギーを効率よく蓄えることができる。100Vの家庭用コンセントでも480℃に予熱でき、100秒でピザが焼き上がる。

熱効率に優れた輻射熱型電気石窯

2200 2300 2400 2500 2600 2700 秒

石窯の蓄熱量KJ3000

2950

2900

2850

2800

輻射熱によるエネルギー伝達2000Wx100sec

回復期間

調理完了

食材投入

余熱完了

余熱時間40分

庫内雰囲気温℃500

400

300デンプン

アルファー化吸熱期間

ドア開閉による温度低下

ドア開閉による温度低下

DiatmiteExcitationer Live Version

DELive

珪藻土石窯DEシリーズ

DELive自分で焼くピザパーティーは・焼きたてはウマイ・みんなで焼けば楽しい・ピザの材料は安い・ピザパーティはチープな感じがしない・腹いっぱい食える数分でピザを焼くDE石窯を用いれば無限ピザパーティが実現！！、

無限ピザプロジェクト

消費電力 1250W絶対最大定格 700℃内容積 モデルにより異なる

分解してコンパクトに搬入、パーティ会場で組立、素早く撤収可能にした積木式モデル。

SPEC.

510℃480℃

Goで制御

Android

Google Chart

ピザパーティ!!

● ９０秒で焼ける！！● 100Vで焼ける！！● 500℃で焼ける！！

ピザパーティ!!

●自分でつくろう！！●好きなピザを

● マルガリータ●ポテト昆布● チョコマシュマロ● ハニーゴルゴンゾーラ

●おいしい！！●お腹いっぱい！！●安い！！

ピザパーティ!!

①ピザ生地伸ばす

②トマト塗る

③好きなのトッピング

④チーズかけて

⑤オリーブオイルを一回し

⑥焼く！！！

楽しい！

● 食材瞬殺の懇親会ではなく● 自分で作って● お腹いっぱい● 会費￥2000で儲かる！

準備完了

●何が？●

Raspberry Piでラズベリーパイを

おいしいプログラム開発 テキストDELiveWorkshop

秘密結社オープンフォース

ログイン

● 石窯DELiveに

● sshで！

● コントローラにRaspberry Piを使っている

● ユーザ名 pi● パスワード raspberry

GPIO

● ON/OFFすると● ランプが点滅● ヒーターも点滅● ヒーターをチカチカしてみよう● sudo gpio write 0 1 で上側ヒータON● sudo gpio write 1 1 で下側ヒータON● sudo gpio write 0 0 で上側ヒータOFF● sudo gpio write 1 0 で下側ヒータOFF

温度を測る

● アナログは扱えないため● MCP3008● 通信● SPI

サーミスタ● 温度によって抵抗値が変わる● あまり高温は測れない

– ここで使用しているのは最大125℃

● 計算式

R=Ro×e^(B(1/T)-(1/To))

– Ro ：基準温度 To における抵抗値● ここでは10kΩ (25℃　・・・298K)

– R : 測りたい温度 T における抵抗値

– B ： サーミスタの種類による定数● ここでは3380 (25〜50 )℃

抵抗を求めるには？

● 5Vの値をRとTH

の抵抗の割合で分圧

R 10kΩ

5V

ここの電圧がいくらか？

TH(サーミスタ)25℃のときに10kΩ温度が高くなると抵抗が下がる

電圧を測るには？

● MCP3008で電圧の

値を測ることができる● 0~5Vを0~1024の値で

表現する● MCP3008とRaspberry Pi

とはSPIで接続する

R 10kΩ

5V

ここの電圧を測る

サーミスタ25℃のときに10kΩ温度が高くなると抵抗が下がる

熱電対

● 異なる２種の金属を接すると温度差で発電する● クロメル・アルメルという合金を使ったのがK型熱

電対● 最高1250℃

● 約40.7μＶ／℃● 非常に微弱● 温度差しかわからない

熱電対で温度を測るには

● 非常に微弱● オペアンプで100倍に増幅

● 約40.7μＶ／℃→ ???● 500℃差だと ???● 温度差しかわからないので● ？？？

いろんな言語

● C● bash● Python● java● JavaScript● Scratch

WiringPi

bash

● WiringPiを使う● 下準備● spiはラッパーを使う

ポートを読み込みモードにgpio mode 0 read

ポートを書き込みモードにgpio mode 0 write

ポート全部の確認gpio readall

ポートの読み込みgpio read 0

ポートに書き込みgpio write 0

spi使う 256KBバッファ確保gpio load spi 256

C

● WiringPiを使う下準備#include <wiringPi.h>

ポートを読み込みモードに pinMode(0,INPUT);

ポートを書き込みモードに pinMode(0,OUTPUT);

ポートの読み込みhogehoge = digitalRead(0);

ポートに書き込み digitalWrite(0,HIGH);

spi使う 256KBバッファ確保

#include <wiringPiSPI.h> wiringPiSetup(); if ( -1 == wiringPiSPISetup(0,1000000) ) { printf("SPI setup error!"); exit(1); }

Python

● cf.,● 「Raspberry Pi 電子工作レシピ」

php

●

準備 wiringPiSetup();

ポートを読み込みモードに pinMode(0,INPUT);

ポートを書き込みモードに pinMode(0,OUTPUT);

ポートの読み込みhogehoge = digitalRead(0);

ポートに書き込み digitalWrite(0,HIGH);

spi使う 256KBバッファ確保

if ( -1 == wiringPiSPISetup(0,1000000) ) { printf("SPI setup error!"); exit(1); }

● インストールapache2, php5, php5-dev などをインストールしておき適切に設定しておくgit clone --recursive https://github.com/WiringPi/WiringPi-PHP.gitcd WiringPi-PHP./build.shsudo ./install.sh

java

● pi4j● http://pi4j.com/● sudo apt-get install oracle-java8-jdk● curl -s get.pi4j.com | sudo bash● lircを無効にしておく● sudo /etc/init.d/lirc stop● sudo rmmod lirc_rpi● sudo rmmod lirc_dev● コンパイル● javac -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' -d . ControlGpioExample.java● 実行 ● sudo java -classpath .:classes:/opt/pi4j/lib/'*' ControlGpioExample

JavaScript

● Node.js + WiringPiを使う

● wget http://node-arm.herokuapp.com/node_latest_armhf.deb● とすると、v0.11.12が入手できるが● WiringPiがまだ対応出来ていない

設定方法nodebrewからインストールはうまくいかなかった。http://node-arm.herokuapp.com よりダウンロード wget http://node-arm.herokuapp.com/node_0.10.36_armhf.deb sudo dpkg -i node_0.10.36_armhf.debsudo npm install -g node-gypsudo npm install -g wiring-pi

動作確認$ node -vv0.12.1$ npm -v2.5.1

SPI

● MCP3008の通信方法は、データシートを見て

プログラムします。● Cのプログラムは以下の通り

● MCP3008.c（./MCP3008）というプログラムを呼び出してもOK

int MCP3008Read( int channel ){ int spireturn,data; spidata[0]= 1; spidata[1]= ( 0x80 | channel << 4 ) ; spidata[2]= 0; spireturn = wiringPiSPIDataRW( 0, spidata , SPIBUFFSIZE ); data = ((spidata[1]&3) << 8) + spidata[2];return(data);}

電圧

● MCP3008● チャンネル0 サーミスタ

● チャンネル1〜3 空き

● チャンネル4 ヒータ上側の熱電対の電圧 x 100倍● チャンネル5 ヒータ下側の熱電対の電圧 x 100倍● チャンネル6 予備の熱電対の電圧 x 100倍● チャンネル7 空き

さて

最高温度トライ

ローストビーフ

いろいろ焼いてみる

チョコバナナマッシュルーム

おもちを焼こう

？？

ラピュタパン

チキンロースト

ログイン

● 石窯DELiveに

● sshで！

● コントローラにRaspberry Piを使っている

● ユーザ名 pi● パスワード raspberry

世界の野望のために

● ピザ窯を開発して● パーティして● 発展途上国貧困層のかまど問題へ

フィードバック● 燃料問題・健康問題・砂漠化を解決

世界の野望のために

● ピザ窯を開発して● パーティして● 発展途上国貧困層のかまど問題へ

フィードバック● 燃料問題・健康問題・砂漠化を解決

世界の野望のために

● OSS懇親会を● ピザパーティーで●席巻しよう！！

食べよう！！

あくのはかいかつどう

● （オープン）の● （イノベーション）活動● OSSを実戦に

宣伝

展示しよう

みせびらかそう

セミナーしよう ファンディング

しよう

発表しよう

自慢しよう

PRしよう

実演しよう

販売しよう

キッズ、ファミリー、ベビーまで誰でも楽しめる! ものづくりのテクニックやスタートアップを知りたい人にも見逃せない！

ものづくり革命やイノベーションの情報共有、交流、最先端の今を知る場所として開催します。

オープンハードカンファレンス全国で開催する、ものづくりの文化祭。自由に作った工作、ガジェット、製品、サービスを・・

ワークショップしよう

わいわいやろう

中村中学校；高等学校

　　　　清澄公園　　　　　　　　　　　　　

デニーズ

東京メトロ半蔵門線都営大江戸線A3出口

会場新館LADY

清洲橋通

http://oshwc.project2108.com

オープンハードカンファレンス 2016 Tokyo/Winter2016年2月11日10:00-17:00 入場無料18:00-20:00 (懇親会・一般￥2000・学生￥1000・中学生以下無料）

中村中学校・高等学校にて開催！(清澄白河駅2分)

セミナー

展示

ワークショップ

ファミリー企画

・セキュリティを知ろう！・人工知能・自分の回路をつくろう

・監視カメラ、ミシン、機械学習・お天気カルタ、レゴブロック・音楽、ロボット、・・・・・

・Scratchでかんたんプログラム・電子工作体験しよう・雪の結晶の下敷きをつくろう

・キッズが自分で考えて発表・体験コーナー・キッズスペース

ベビーWelcome!・ベビーカーOK・おむつ替え対応・ミルク用お湯の対応

オープンハードって何？　わからなくても「もの」に関係していれば展示、発表、ワークショップ、販売してみませんか。展示やセミナー登壇募集中！　個人、学校、非営利団体などは出展無料！

懇親会・自分でピザを作って石窯で 焼き食べまくるピザパーティ！・アンカンファレンス

9月4日

懇親会

女子校！！

俺たちの戦いはこれからだ！

●次回作にご期待ください！