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「直射日光を浴びるとアイスが溶けるガジェット」をRaspberry Pi Picoで作る

暑い。とにかく暑い。この記事を書いているのは、夏真っ盛りの8月初旬である。毎日のように「全国各地で猛暑日」などという、聞くだけでぐったりするようなニュースが流れてくる。

そんな暑さにうんざりしたので、この強烈な日差しを逆に利用できないかと考えた。真夏の屋外で使用する、夏専用のガジェットをラズパイPicoを使って作ることにしよう。

日差しを避けて歩く、ゲーム要素のあるガジェットが誕生

完成したのはアイスキャンディー型のガジェット 完成したのはアイスキャンディー型のガジェット

夏、暑さ、日差し……そんなものを想像したとき、恋しくなったのはアイスキャンディーである。甘くて冷たい夏のお供だ。

でもアイスキャンディーは、この暑さだとすぐに溶けてしまう。買って帰るときには、できるだけ溶かさないよう、直射日光を避けて日陰を歩くだろう。子どもがよくやる「横断歩道の白いところだけを渡るゲーム」のように、日陰だけを歩く行為が少しゲームっぽいなと思った。むしろ、そのまんまゲームになるかもしれない。

そんなことを考えた末に出来上がったのが、この爽やかな色をしたおいしそうなガジェットなのである。

構成はシンプルで、照度センサーが顔を出しているのが特徴 構成はシンプルで、照度センサーが顔を出しているのが特徴

照度センサーは、当たった光の明るさを数値化するものだ。例えば、暗い屋内なら100ルクス(照度の単位)、曇りの屋外なら1万ルクスといったように、その場がどれだけ明るいかを測定することができる。

この値を見ることで、日差しの強い日なたにいるのか、それとも日陰にいるのかを判別できる。すると、「日なたにいるときだけアイスが溶ける」という動作も実現可能となる。

電源スイッチをオンにすると、ガジェットの名前「Sunny Ice」が表示される。溶けたアイスをイメージしてみた 電源スイッチをオンにすると、ガジェットの名前「Sunny Ice」が表示される。溶けたアイスをイメージしてみた
そのあとに、2つのアイスキャンディーを模したイラストが出現 そのあとに、2つのアイスキャンディーを模したイラストが出現

これでお分かりかと思うが、日差しを浴びていることが照度センサーで検知されると、それに連動して画面内のアイスが溶けていくのだ。

なので本来は外に持ち出して使うものだが、 なので本来は外に持ち出して使うものだが、
明るい屋外だとディスプレイが見えづらいため、分かりやすいように照明を当てて動作を見ていこう 明るい屋外だとディスプレイが見えづらいため、分かりやすいように照明を当てて動作を見ていこう

強い照明を当てることで、直射日光が当たったときと同程度の明るさを作り出すことができる。するとどうなるかというと……

アイスがどんどん溶けていく!(本当はもっと時間がかかるのだが、早回しにしている) アイスがどんどん溶けていく!(本当はもっと時間がかかるのだが、早回しにしている)
2本のアイスのうち、右のアイスから溶け始めていき、 2本のアイスのうち、右のアイスから溶け始めていき、
1本目が溶け終わると、次は2本目が溶けていく 1本目が溶け終わると、次は2本目が溶けていく
やがて、2本目のアイスも溶け終わって棒だけになった やがて、2本目のアイスも溶け終わって棒だけになった
こうなるとゲームオーバーである。Stay Cool!(涼しく過ごしてね) こうなるとゲームオーバーである。Stay Cool!(涼しく過ごしてね)

外を歩くとき、このガジェットを持っていく。日なたにいるとアイスが溶けるので、できるだけ日陰を歩くようにする。そういう使い方を想定している。

画面上のアイスは、自分のダメージ度合いを表すヒットポイントのようなものだ。アイスが溶けるほど暑いところにいると、アイスと共に自分の体力も削られていく。いわば現実とリンクしたゲームなのである。溶けやすさは設定で変えられるが、とりあえず活動が限界を迎えそうな30分をタイムリミットに設定してみた。

ゲームオーバーはあるものの、特にクリア条件はないので、「アイスが溶け切る前に目的地に着けばクリア」というように、自分でルールを決めると楽しめるだろう。

本当は暑い中、片手にガジェットを持って歩くことになる。この様子については後述する 本当は暑い中、片手にガジェットを持って歩くことになる。この様子については後述する

炎天下を歩き続けるのは、熱中症のリスクがあり危険である。このガジェットを使うと、どれだけ日差しを浴びたかがアイスの溶け具合で分かる。つまり、長時間外を歩くことの抑止力になるので、熱中症予防のためのガジェットとして活用できるかもしれない。

ちなみに、太陽光を利用したゲームの先駆けとして、ゲームボーイアドバンスの「ボクらの太陽」をリスペクトしている。カートリッジに光センサーを搭載し、外で遊ぶとゲーム内にさまざまな影響が出るという斬新なシステムであった。

日なたと日陰の照度を測ってみる

このガジェットを作るにあたって、そもそも日なたと日陰でどれだけの照度差があるのかを知る必要があった。それを確認するため、プロトタイプを制作して実際に照度を測ってみることにした。

Raspberry Pi Picoを使って、センサーで計測した照度をディスプレイに表示できるようにした Raspberry Pi Picoを使って、センサーで計測した照度をディスプレイに表示できるようにした

これでいろんな場所の照度を測って、日なたと日陰の閾値(しきいち)を探す作戦だ。まずは家のベランダで測定してみる。奥まっているため照度は比較的低く、1575ルクスだった。

これを持って外に出てみる。家の前だと少し明るく、2539ルクスに上がった これを持って外に出てみる。家の前だと少し明るく、2539ルクスに上がった
さらに日なたに近づいていくと、4200ルクス さらに日なたに近づいていくと、4200ルクス
そして日なたに出た瞬間……センサーの測定上限を超えた!(65536ルクス以上) そして日なたに出た瞬間……センサーの測定上限を超えた!(65536ルクス以上)

日陰では場所によってばらつくものの、おおむね1000〜1万ルクス程度の値となった。それが日なたに出ると、一気にこのセンサーが検知できる上限値オーバーに。調べてみると、昼間の直射日光は10万ルクスくらいの照度があるそうだ。太陽エネルギーの強さを実感する。

実験の結果、2万ルクスあたりを閾値にすれば、日なたと日陰を判別できそうなことが分かった。センサーの精度や時間帯、季節によっても変わると思うので、汎用性を持たせるにはもっと検証が必要だが、とりあえず今の時期はうまくいきそうである。原理的に実現できることが分かれば、あとは作るだけだ。

アイスキャンディー型ガジェットの制作

ブレッドボードで作っていたプロトタイプを元に、全体のサイズと各パーツの位置を調整して本番用の基板を制作した。

構成は同じだが、乾電池で動作できるようにしたのと、外装に収まるようコンパクト化 構成は同じだが、乾電池で動作できるようにしたのと、外装に収まるようコンパクト化
外装部は3Dプリンターで制作。アイスキャンディーらしさを追求し、ミントブルーの色味にしてみた 外装部は3Dプリンターで制作。アイスキャンディーらしさを追求し、ミントブルーの色味にしてみた
基板を外装に収める。ピッタリはまると気持ちいい! 基板を外装に収める。ピッタリはまると気持ちいい!

制限がある中で、いろいろ考えてうまく収める作業が好きである。「ファミコンはROM容量を数十キロバイトに抑えるためこんな工夫をしている」とか、電子工作界隈(かいわい)でブームになった「フリスクのケースに収まるサイズのガジェットを作る」みたいな、そういう話にひかれる。

3Dプリンターを使うと、中身に合わせてどんなサイズの外装でも作れてしまう。でも今回は、先にアイスキャンディー型という外装の制限があって、それにうまく収まる回路を作る必要があった。まさに大好物なアプローチである。

「Raspberry Pi Picoと、単四形乾電池2本の電池ボックスのサイズが似ている」ということに気付き、それらを左右対称に配置することで、結果的にバランスが良くコンパクトな回路に仕上げることができた。アイスキャンディーの形にもピッタリと収まり、大満足である。

棒の部分は、本物のアイスの棒を使用、中のパーツと干渉しない形に切り抜いて、 棒の部分は、本物のアイスの棒を使用、中のパーツと干渉しない形に切り抜いて、
差し込んで固定する 差し込んで固定する
最後に外装に蓋をすれば、アイスキャンディー型ガジェットの完成である 最後に外装に蓋をすれば、アイスキャンディー型ガジェットの完成である

本物の棒を使っているおかげか、思ったよりもアイスキャンディーらしくなった。涼しげな色味も心地良い。

側面には、電源オン/オフ用のスライドスイッチ 側面には、電源オン/オフ用のスライドスイッチ
底面からは、プログラムを書き込む用途で、ラズパイPicoのMicro USB端子にアクセスできるようにした 底面からは、プログラムを書き込む用途で、ラズパイPicoのMicro USB端子にアクセスできるようにした
こういう持ち方をすれば、もう誰が見てもアイスキャンディー こういう持ち方をすれば、もう誰が見てもアイスキャンディー

ただ、棒を持つとものすごく不安定である。中には単四形乾電池が2本入っているため、それなりの重量があり、この棒1本では支え切れない。よって以降は、不自然ながら棒ではなくアイスキャンディー部分を持って使うことにする。

照度センサーとディスプレイも、ベストな位置に配置できた 照度センサーとディスプレイも、ベストな位置に配置できた
ちなみに細かい機能として、現在の明るさの目安が分かるバーを実装してある。ドット数がギリギリなので、本当に無愛想なバーであるが ちなみに細かい機能として、現在の明るさの目安が分かるバーを実装してある。ドット数がギリギリなので、本当に無愛想なバーであるが

そうして完成したアイスキャンディー型ガジェット「Sunny Ice」。実際に真夏の強烈な日差しを受けながら使ってみたので、その使い心地をお伝えしたい。

みるみる溶ける真夏のアイスキャンディー

この日は8月初旬。ニュースによると、今年一番の暑さとなった日らしい。とにかく、一瞬でも外に出ると「無理!」と言いたくなるような暑さだった。

玄関ですでにくじけそうになったが、がんばって外に出てみた。

本物のアイスキャンディーだったら、すぐさま溶けてなくなってしまいそうな暑さ 本物のアイスキャンディーだったら、すぐさま溶けてなくなってしまいそうな暑さ
ディスプレイの輝度が低すぎて全く写真に写らないのだが、日光を浴びてちゃんと画面内のアイスキャンディーも溶け始めている ディスプレイの輝度が低すぎて全く写真に写らないのだが、日光を浴びてちゃんと画面内のアイスキャンディーも溶け始めている
散歩する。暑い…… 散歩する。暑い……
いや、暑いなんてもんじゃないぞ いや、暑いなんてもんじゃないぞ
どんどん溶けていくアイスキャンディー。撮影できなかったのでイメージをどうぞ どんどん溶けていくアイスキャンディー。撮影できなかったのでイメージをどうぞ

何を思ったか、遮るものが何もない河原を歩いてしまった。暑すぎる。一瞬で汗が噴き出し、少し頭がボーッとしてくる。あ、これは長時間いたらダメな場所だ。

前述の通り、アイスキャンディーがすべて溶けるまでの時間を30分に設定していた。真夏なら30分くらいが限界だろうと適当に設定していたのだが、実際に外に出て分かった。10分でも無理だ……。

炎天下に放置されるアイスキャンディー。恐怖画像である 炎天下に放置されるアイスキャンディー。恐怖画像である
すぐさま陰のある場所に避難してきた すぐさま陰のある場所に避難してきた
木漏れ日の下では、アイスキャンディーも心なしか涼しそうだ 木漏れ日の下では、アイスキャンディーも心なしか涼しそうだ

持っていると熱中症の予防にもなるかも? と思っていたこのガジェット。実際に真夏の炎天下で使ってみると、それどころではないことが分かった。外にいるだけで常に熱中症注意のアラートが頭の中で鳴っているので、このガジェットはあってもなくても変わらない、という結論となった。

ガジェットはうまく動いていたものの、それを軽々と超えてくる夏の暑さ。楽しく使える時期が来るまで、クーラーの効いた涼しい室内で眠っておいてもらうことにしよう。

Stay Cool! くれぐれも皆さま、暑さにはお気を付けて! Stay Cool! くれぐれも皆さま、暑さにはお気を付けて!

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