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2015年4月5日日曜日

SE-10というPIRセンサー


PIRセンサーは侵入警告灯として使われることが多いせいか、センス信号が数秒〜数分ラッチされて出力されるものが多いのですが、これ（焦電型赤外線センサモジュール（SE-10））は差分を検知したらそのまま出力してくれるタイプなので、睡眠センサーとして重宝しています。

ただ、どうも、数日間電源を入れたままにしていると動作がおかしくなるようです。

電源入れっぱなしの睡眠センサーとして使うのはこれが2個目ですが、前のもしばらく使っていたら実際の動きとは関係のないデューティー比50%ぐらいの信号が出てしまい、24時間に一度電源を入れ直す…という運用でカバーしておりました。さすがにそれはアホなので交換したのですが…交換して数週間でまた同じ状態になりました。

うーん、これ、製品が悪いのかロットが悪いのか知らないですが…不良なんじゃね？

「電源を制御して24時間に一度5秒間だけOFFにする」なんて改良は造作も無いことですが、どうもすっきりしません。

電源電圧5-12vのところ下限の5vで動かしているから、9vにしてみようかなぁ。でもBeaglebone用なので、そのためだけにDCDC付けるのもアホらしいし。

うーん。
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2015年2月11日水曜日

Beaglebone black（bonescript）からメールを送る

サランラップ＋お湯で柔らかくなるプラスチックによる雑な仕事ｗ

まず、SMTPサーバを入れてその設定、次にBoneScriptを書く。

SMTPサーバの入れ方はこちら。とても参考になりました、ありがとうございます。
記事との相違点はMacではなくBeagleboneなので「brew/aptitudeの替わりに apt-get を使う」ことと、設定ファイルの中身です。蛇足ですが、fromとuserは同じでOKです。設定したら記事にあるように、テストしてみてください。

で、BoneScriptで書いてみます。Node.jsから直接SMTPを呼び出せるmailなどのモジュールも試してみたのですが、エラーの山を解決することができなかったので、child processとして呼び出す方式にしました。




メール系のテストをするとこうなるよねｗ

さて。

この度、玄関にもPIRセンサーを取り付けました。恐ろしいことに15mのワイヤ（余ってた6芯の電話線）による有線接続ですｗ　センサーをほどよくナナメに固定するのは結構難しいのですが、玩具として売られているお湯で柔らかくなるプラスチックを使いました。80度のお湯に3分ほどつけておくと練り消しゴム状態になり、好きな形に成型してから冷します。プラスチックというよりもスーパーゴムのような素材なので、パッキングがわりに使ったり、断線しやすいiPhoneコネクタの補強、壊れた自転車用パーツの補修などに使えると思います。これでまた3Dプリンタの購入が遠ざかってしまいました（笑）。

これだけ入って1080円

なお、お湯を保温性のあるカップにいれて作業場所まで持っていくのがコツです。PIRセンサーを覆うように形を作っておき、反対側を冷たいドアに押し付けると丁度いい角度に調整することができます。私は面倒くさいので養生テープで止めちゃいましたが、プラスチックの中に磁石埋め込めばそのまま固定できると思います。電子工作において、「ナナメ固定」は結構鬼門ですが、これはホントに便利です。安いし。

養生テーブが泣かせます
先日の「自室での人間の動きを記録するアプリ」をちょっと改造して、来客を検知したらメールを送るようにしてみました。

これで留守番中に間違ってドアチェーンをかけてしまって外出中のヨメを締め出してしまっても大丈夫だ（ごめん）。

うちは宅配便ぐらいしか来ない＆廊下の端で他の住民が通らないから通知ごとに送るようにしていますが、人通りの多いところでは一度送ったら数分間は検出しても送らない、などの工夫が必要かもしれないですね。


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2015年1月10日土曜日

Play!アプリとBoneScriptの通信 - 1.構成

余分なジャンパが苦闘の痕跡を示すのだった

表題の通り、PIRセンサーの状態をBeaglebone black上のBoneScriptで読み取ってHeroku上のPlayアプリへ送り、D3.jsを使ってグラフ表示する方法をまとめました。

  1. 構成
  2. Playアプリ
  3. BoneScript

■アナログは苦手■

前回の記事の後PIRセンサの調子が悪くなってしまい、対応に追われました。どうもPIRモジュールの温度特性が良くないようで、プルアップ抵抗などを調整してうまく動くようにした後、外出や就寝で暖房がきれると徐々に特性が悪化してしまいます。

今回使っているPIRの最終段はオープンコレクタなのですが…コレクタ側に100Ωの保護抵抗が入っているためlowでも電圧がすっきり落ちてくれません。プルアップで調整するのも面倒になってきたので、これは2SC1815でバッファ入れて解決しました。ベースを10k、コレクタを1kΩで3.3vからプルアップし、エミッタをGND、コレクタからBBBのGPIOにつないでます。



あともう一つ、PIRからのノイズなのか、そのままだとGNDに200mVぐらいのスパイクノイズが乗ってしまってます。これも使い始めたころはなかったのですが、室温が15度を切るようになったから悪化したように思います。なので、4.7μFのケミコンと0.1μのセラコンを入れたところ見違えるように安定しました。

いやはや。

■ハードウェア構成■

センサには秋月の焦電型赤外線センサモジュールを用い、Beaglebone blackの5v電源出力とGNDを接続、上記回路で安定させてからBBBのP8_19に接続しています。非常に単純です。

なお、別のところでも書きましたが、最初は以前秋月で売っていたParallaxのPIR Rev.Aを使ってみたのですが…室内での人の動きと無関係に信号が出ていて、どうやっても改善しなかったので諦めました。現在秋月での扱いが終了しているのは、何か問題があったからではないか？と邪推している今日このごろ。貧乏サラリーマンの数百円を無駄にした恨み、思い知るがいい（違

■まずPlay側■

あっちこっちのサンプルの寄せ集めですが、こんな構成になっています。
controllers---Application.java
              Secured.java
models--------SensorData.java
              SensorDataRest.java
views---------graph.scala.html
              index.scala.html
              login.scala.html
              main.scala.html
Secured.javaなんてファイル名はまさにこのサンプルそのまま、笑ってやってください。

このアプリをHeroku上で稼働させています。データベースには同じくHerokuのPostgreSQLを用いています。どっちも無料枠内。PaaS万歳。

グラフ表示アプリには必要最小限の認証を付けました。でないと「留守・就寝中を世界に向けて発信する」アプリになってしまいますので。

グラフの表示にはD3.jsを使っています。ブラウザ上のD3からPlayアプリのAPIを叩いてJsonで過去24時間分の1分ごとのデータを受け取り、15分単位に集計してグラフを表示します。

■BBB側■

Beaglebone black Rev.Cはほぼ素のママで、BoneScriptを動かしています。0.1秒ごとにサンプリングして1分間のうち何秒間センサが動きを検出したかを集計し、1分ごとにHeroku上へとJSON形式のデータを送っています。

今のところ、送信エラー時のリトライは行っていません。Herokuは24時間に一度勝手にインスタンスがリスタートするので、エラーが出たらバッファにためといて再送するような仕組みを入れておくべきなのですが…。

■次回■

Play!のソースについてご説明します。公開しました。
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2015年1月4日日曜日

PlayとD3とBeaglebone



会社でのお仕事として年明けからPlay+Spring+Emberを使ってサイトを1つ立ち上げることになっているのですが、どれもチュートリアルをなぞった程度で本格的に使ったことありません。しかし：

  • 休み中はしっかり休みたい。
  • でも勉強しておかないと死ぬのは確実。
  • でも休み中は電子工作方面に浸りきりたい

ので、この3つを満たすために「Beagleboneで収集したデータをPlay! frameworkで書いたHeroku鯖へ送り、グラフ化して表示」ってやつを作ろうと思います。visualizeには同僚さんに教えてもらったD3jsというフレームワークのグラフがあまりにもきれいなので、それ使います。EmberとSpringのことはとりあえず忘れます。

■動作フロー■

基本的にこんな動き。まずセンサ〜収集系：
  1. Beaglebone Black Rev.c上でPIRセンサーを読み取り人の動きを検出
  2. 検出した結果は1分あたり動いた秒数として出力し、Heroku鯖へ送る
  3. Heroku上で動くアプリはWeb APIとしてデータを受信する。
  4. 受信したデータはHerokuのPostgreSQL上にリングバッファ的に保存（Herokuのポスグレは10k行まで無料で使えるので）。
続いてデータ表示系：
  1. ブラウザからのリクエストを受けてHTMLを返す
  2. HTML上でD3.jsがHerokuへデータをリクエスト、Jsonで返す
  3. D3.jsがグラフを描画
D3.jsはデータ形式も多彩でcsv, tsv, json, xmlなど思いつくものはだいたい入ってます。

■予備実験■

BBB+PIRセンサーは現在絶賛安定稼働中なので、未体験要素としてD3jsでのグラフ生成を試してみます。棒グラフを出すだけならChart.jsの方が圧倒的に簡単なのですが、もうね、表現力が圧倒的すぎるのですよD3様は（そこまで使いこなせるかどうかは別の話）。

ということで、まずチュートリアルからサンプルソースをコピペ。こんな立派なグラフがこれだけで？と思うぐらいソース短い。

■Play 2.3.7■

しばらく自宅MacでPlayをいじっていなかったら、ターミナルでactivatorとタイプしてもエラーになってしまう。のでbrewでアンインストール＆インストール（安易だ）。
brew uninstall typesafe-activator
brew install typesafe-activator
で、プロジェクトを作る：
activator new ShowSensors
起動後、play-java templateを選択。戻ってきたらactivator uiを起動
cd ShowSensors
activator ui
しばらくしてブラウザ上にIDEが開く。最近ブラウザIDEが流行ってますねぇ。ただ、エディタがタブ対応でないならviの方がマシだし、何よりcompile/runがうまくいかないので今回も利用を見合わせます。Play2の場合、Eclipseを使うメリットがあんまり感じられないのでsublime text2使います。ctrl+cで終了し、
activator run
ビルドその他のメッセージがおとなしくなったところでブラウザで localhost:9000 を開けばいつものページ、緑色の「Your new application is ready」のメッセージがお出迎えしてくれます。

■ヘンなエラー■

ひと通り実装をしたところで試すとこんなエラーが：

[error] play - Cannot invoke the action, eventually got an error: java.lang.RuntimeException: Error getting BeanDescriptor for path User from models.User
ググってもどうもピンと来ない。何となくEbean系の間違いのようなので、
  • とりあえず@OneToMany / @ManyToOneなどを消して見る
  • とりあえずactivator clean / activator updateなどを試す

などやってみたのですが、ダメ。その後、トレースしてみると、
User user = find.fetch("user").where() .eq("email", inEmail) .findUnique();
ここで落ちてました。そりゃそうだ。ここを
User user = User.fetch().where() .eq("email", inEmail) .findUnique();
に変えたら通りました。先にUserの生成と検索についてのtestを書いてりゃ容易に切り分けが出来ていたケースですね…反省（＠元日）。

■で、Web API■

フツーにRoutesにURIとコントローラを書いて、
GET /fetchFromHours controllers.Application.fetchFromHoursGet()
コントローラでdbからデータをfetchし（仮にarrayDataとする）、最後に　return ok(Json.toJson(arrayData));　と書けばOKです。以下は過去24時間の計測データを返すAPIの処理：
// curl --header "Content-type: application/json" --request GET http://localhost:9000/fetchFromHours
public static Result fetchFromHoursGet(String inEmail) {
User owner = User.findByEmail(inEmail);
Calendar calFrom = Calendar.getInstance();
calFrom.setTime(new Date());
calFrom.add(Calendar.HOUR_OF_DAY, -24);
calFrom.set(Calendar.MILLISECOND, 0);
Integer hours = 24;
List<SensorData> sds = SensorData
                       .findByUserSinceDateForHours(owner, calFrom, hours);
if (sds == null || sds.size() == 0) {
return badRequest("no data found");
}
List<SensorDataRest> sdr = new ArrayList<SensorDataRest>();
for (SensorData sd : sds) {
sdr.add(new SensorDataRest(sd));
}
return ok(Json.toJson(sdr));
}

■Macにポスグレをインストールして起動■

brew install postgresql
initdb /usr/local/var/postgres -E utf8
postgres -D /usr/local/var/postgres &
これで
psql -l
とやってデータベース一覧（初期状態の設定テーブルが2-3個あるはず）が見えればOK

■Web APIでURLパラメータを渡すには■

今回は使いませんでしたが、http://.........../apiName?name=kura&email=foo@bar.comという処理をしたい場合には、routesに
GET /apiName  controllers.Application.api(name:String, email:String)
と書き、ソースに
public static Results api(String inName, String inEmail) {
....
}
と書けばOKです。routesにはパラメータが省略された時の値を指定することも可能で
GET /apiName controllers.Application.api(name:String ?="kura", email:String ?="tare@panda.com")
と書きます。RESTfulな書き方については簡単に見つかるんですが?と&でパラメータを渡す方法がなかなか見つからなかったのでメモしておきます。

■Heroku上のpostgreSQLへ接続■

まずHeroku上のpostgreSQLを有効にします。

すると、URLやid, passwordなどが通知されますので、それに基づいてapplication.confを書き換えてdatabaseをH2からpostgreSQLに変更し

build.sbtにpostgreSQLのドライバを追加します。
libraryDependencies ++= Seq(
  javaJdbc,
  javaEbean,
  cache,
  javaWs,
  "com.fasterxml.jackson.core" % "jackson-databind" % "2.4.4",
  "com.fasterxml.jackson.core" % "jackson-annotations" % "2.4.4",
  "postgresql" % "postgresql" % "9.1-901-1.jdbc4"
)
ま、上の設定が決まるまで一発では動いてはくれなかったんですが…その辺は末尾の「ハマりリスト」をご笑覧くださいorz

■Herokuへdeploy■

これはもうここに書いてあるそのまんまです。
　　Heroku へのデプロイ（playframework.com）
便利になったものです…初回はdependencyのチェックでエラい時間かかるけど、待ってりゃ終わります。終わったところで

で、以下の様な表示が出ればOK
koichi$ heroku ps
=== web (1X): `target/universal/stage/bin/showsensors -Dhttp.port=$PORT`
web.1: up 2015/01/04 08:36:10 (~ 2s ago)

大事なのはここのupってところ。これがcrushedだとデプロイor起動に失敗したということ。もう見飽きるほど見ましたよ…ええ…。

■BoneScript変更■

テストではcsvに書き出すだけでしたが、コードを追加しました。まずpayloadを作って
var body = JSON.stringify({
    date:  sDate,
    count: sCount,
    email: "kkurahashi@me.com"
});
POSTします。
var request = new http.ClientRequest({
    hostname: "ホスト名",
    port: 80,
    path: "/receive",
    method: "POST",
    headers: {
        "Content-Type": "application/json",
        "Content-Length": Buffer.byteLength(body)
    }
});
request.write(body);
request.end();
通常のPlayアプリだとポートは9000ですが、Herokuにデプロイすると特に設定しなくても80でつながります。他にエラー処理もあるけど、あとでGithubに上げるのでそっちをご覧くださいませ。

■できあがり■

8:48はトイレに行ってた

■今後■

上記は生データ表示なので24時間収集すると表示が細かすぎます。これを5分か15分にサマライズします。あとはローカルとリモートのPostgresをdev/deployで自動的に切り替わるような設定も組み込まないといけません。ぽすぐれと接続できないでウロウロしてた時にその辺の設定は全部後回しにしてしまい、現状はapplication.confを手動で切り替えておりますｗ

それからソースを掃除してからGithubでプロジェクトを公開します。まぁ今度の週末にでも。

そして以下は今回の作業でハマった箇所です。改めて見直すと…我ながら…アホです。でも失敗して覚える…というか失敗しないと学習しないタイプなので、とっても勉強になりました。正月休みはウォーキングにも行かないでこればっかりやってたせいで3kg太ってけども。

餅は危険です。

■ハマりリスト■

  • テストが作動しない
    • せっかくテストコードを書いたのに activator test を実行しても新しいテストコードが認識されないことがある。そういう場合には、activator cleanを実行すると直る。もしダメなら一度activatorからexitして（もし起動していれば）Eclipseを終了させ、activator cleanを実行してから再度activatorに戻ってtestを試してみる。
    • 全般的にソースを追加した場合にはcleanするかactivatorを一度終了した方がいいかもしれない。また、application.confやsbt関連ファイルを弄った場合にはactivatorを終了/再起動しないとダメっぽい。
    • あと、activatorを起動しっぱなしで半日作業したら「メモリが足りない」ってエラーが出たことがありました。Eclipseばかりではなく、たまにはコンソールも見ましょう。
  • @Constraints.Requiredが機能しない
    • Ebeanでは @NotNull を使うorz
  • @ManyToOne(fetch=FetchType.EAGER)が効かない
    • objをfetchしてきた時、obj.toOneには値が入っているけどobj.toOne.someとやるとnullになってしまう。toOneをprivateに変更し、getter/setterを設けることで解決。
    • StackOverflowには「Play!のバグじゃね？」って意見もあるけど、どーなんでしょうね。
  • 複数項目を対象にしたunique属性
    • @Entityの後に　@Table(uniqueConstraints = @UniqueConstraint(name="制約につける名前", columnNames = { "attr1", "attr2" }))　...とカラム名を列挙する。
    • なお、java上のattribute名ではなくdb上のカラム名なので、対象となるattributeには@Columnでカラム名を指定するか、Evolution表示で出てくるカラム名を使うこと。
  • PostgreSQLと接続できない
    • application.confでのURI書式が違ってたorz
      db.default.driver=org.postgresql.Driver
      db.default.url="jdbc:postgresql://localhost:5432/データベース名"
      db.default.user=ユーザ名
      db.default.password=パスワード
  • PostgreSQLでテーブルができない
    • userというテーブル名は予約語なので作れませんorz
    • クラス名を変更するか、@Table(name="users")を追加してテーブル名を変更する。
  • その後、UserをUsersに変更したけど、evolutionで生成されるSQLが古いままでcleanなどをやってもcreate userのまま
    • 中途半端なところでevolutionが止まったため、管理テーブルplay_evolutionsだけがpostgreSQL上に出来ていたのが原因っぽい。
    • ので、drop databaseでまるごと削除したら動いた。
  • 以下、Herokuへデプロイできた後の話
  • コンソールやpsqlで見るとデータがあるのにAPIでfetchできない
    • Herokuがアメリカ時間だったため。以下の記事を参考にして、JSTに変更したら治った。インスタンスの再起動も不要でした。
    • http://blog.ruedap.com/2011/02/10/heroku-timezone-japan-jst
    • コマンドラインで　heroku config:add TZ=Asia/Tokyo
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