リスト 1 ( 1 ) ラズベリー・バイ 3 用に制作したプログラム ( Pyth 。 n 言語を使用 ) ( つづき ) def read word 2C1 (adr) : val = read—wordl (adr) if (val > = 0X8000 ) : return-((65535 -val) e 1 S e : return def read word 2c2(adr) : val = read—word2 (adr) 土 f (val > = 0x 8 0 0 の : return ー ( ( 65535 -val) return def write_bytel(adr, value) : e 1 S e : 温度データを 取得 temp_data = get_temp() comp_data = get_comp() gyro_data = get_gyro() + 1 ) + 1 ) = 0 temp_out = read wordl ( 0X41 ) return round(((temp_out/333.87) 十 21 ) ′ 1 ) def get_gyro() : x_out = round((1000 /f10at(Ox8000)) ☆ read word ー 2C1 ( Ox43 ) ′ 2 ) y_out = round ( ( 1000 /f10at(0x800 の ) ☆ read word ー 2C1 ( Ox45 ) ′ 2 ) z_out = round((1000 / f10at(0x800 の ) 9 軸センサ MPU-9250 を初期化 ☆ read word 2C1 ( 0x47 ) ′ 2 ) return x out ′ y_out, z out def get_9axis() : global accel_data global gyro_data global comp_data global temp_data bus. write—byte—data(addressl, adr ′ value) def write_byte2(adr ′ value) : bus. write—byte—data(address2 ′ adr' value) def mpu9250_init() : global MadjX global MadjY global Madj Z write_byte1(0x6b, 0X8 の # register reset while 1 : accel data get_accel() name ma 工 n write write write Madj X Madj Y Madj Z write write _byte1(Ox6b, 0X0 の # Set function enable _byte1(0x37, 0X02 ) # ext i2c enable _byte2(Ox0b, 0X01 ) # mag register reset read_mag_adj ( 0X1 の #get X_adj_data read_mag_adj ( 0X11 ) #get Y_adj_data read_mag_adj (0x12) #get Z_adj_data byte1(0x1a, 0b00000000 ) # Config _byte1(Ox1b, Ob0001000 の # Gyro_config fullscale 1000gpg _byte1(Ox1c ′ Ob0001000 の #Acce1 config fullscale 8g 910ba1 f1at global flon g10ba1 falt global temp_data g10baI comp_data global gyro_data global accel data accel data = 0 ′ 0 ′ 0 gyro_data ー′′ comp data = 0 temp data f a 1 t = 0 f 1 on = 0 f 1 a t = 0 mPu9250 init() 姿勢データ ( ジャイロ ) を取得 9 軸データを取得 取得するスレ、ソド GPS データを 取得するスレッド 9 軸センサのデータを def read_mag_adj (adr) : write_byte2(Ox0a, 0b00001111) # Adj read mode val = read_byte2 (adr) ( ( ( val ー 128 ) ☆ 0.5 ) / 128 ) + 1 valadj write_byte2(OxOa, Ob00000001 ) # Sing1e sampling def get_mag_data() : return valadj write_byte2(0xOa, 0b00000000) # Sleep mode time. sleep(). 001) while read_byte2 ( 2 ) def get_comp() : global MadjX global MadjY global Madj Z get_mag_data() x out = (read word # manual offset y_out = (read word # manual offset z out = (read word # manual offset ー 2C2 ( 0X07 ) ) ー 2C2 ( 0X05 ) ) ー 2C2 ( 0X03 ) ) ☆ Madj X 十 21 *MadjY 十 54 *MadjZ 十 82 bearing = math. atan2(y out ′ x_out) if (bearing くの : bearing 十 = 2 ☆ math. pi return round(math. degrees(bearing), 1 ) def get_temp() : return x y_out ′ z out read_word_2c1(0x3f), 2 ) z out = round((8.0 / float ( 0X8000 ) ) ☆ read word_2c1(Ox3d),2) y_out = round((8.0/f10at(0x8000)) ☆ read word_2c1(Ox3b) ′ 2 ) x_out = round((8.0/ float ( 0X800 の ) ☆ def get_accel() : コンノヾス・ データを取得 加速度デー タを取得 get_gps_thread = threading. Thread(target = get_gps ′ name = "get_gps_thread") get_gps_thread. setDaemon(True) get_gps_thread. start() get_9axis_thread = threading. Thread(target = get_9axis ′ name="get_9axis thread") get_9axis thread.setDaemon(True) 9axis thread. start() ログ・ファイル f = open("petbottle_log. txt"'"a") を開く get forn in range ( 0 ′ 20 の : picamera の録画をスタート OS. system('raspivid -vf ー 0 video. h264 -t 20000 & ' ) 十 " ′ A1t:" 十 str(falt) 十 Tmp:" 十 "Lat:" 十 str(flat) 十 Lon:" 十 str(flon) = gyro_data [ 2 ] = gyro_data [ 1 ] = gyro_data [ 0 ] accel_data [ 2 ] = accel-data [ 1 ] のデータを取得する = accel-data [ 0 ] 9 軸センサから 200 個 result gyro—z gyro—Y gyro—x Z accel_y (accel_z) 十 Gyro:" 十 str(gyro—x) 十 " ′ " 十 str(gyro—y) 十 str(accel—x) 十十 str(accel—y) 十茘" 十 str str(temp_data) 十 Comp:" 十 str(comp_data) 十 " ′ Acce1 : 十” " 十 str(gyro—z) print result result = result 十”¥ n ” f. write(result) time. s1eep(O ユ ) f. close() 書き込む S D カードにアータを 52 samba : ファイル・サーバやプリント・サービスを行うフリーウェア , ラズベリー・パイ のマイクロ SD カードを Windows で見たくても , フォーマットが違うので簡単には見る ことができないが , samba を立ち上げてネットワーク・サーバにすれば見ることができる . Windows パソコンとネットワーク越しにファイルを共有できる NAS として使える ンシスタ技術 2016 年 8 月号

リスト 1 心拍計の BAS ℃プログラム 10 ・初期化 LCD を初期化 20 gosub 500 :video 0 : c=O 30 cls:print " Heart Rate":gosub 600 520 土 f 土 2cw ( # 3e ′ # 701 1 # 704 5 610 土 f 土 2cw ( # 3e ′ # 701 ′ 1 ′ # 702 ′ 1 ) + i2cw ( # 3e ′ # 700 ′ 1 ′ # 900 ′ 16 ) 710 土 f 土 2cw ( # 3e ′ # 701 ′ 1 ′ # 703 ′ 1 ) + 土 2cw ( # 3e ′ # 700 ′ 1 ′ # 920 ′ 16 ) 4 0 out 1 ′ 1 50 ' 移動平均によるノイズ低減 赤色 LED を点灯 脈波の人力 60x=(ana(2) + ana(2) + ana(2) + ana(2))/4 70 y=0:form=1 t03 : 土 f (n—m) く 0 thenk=n-m + 10 else k=n-m 80 y=y + [k] :next 90 if (x>200)and(x く 350) then [n]=(x + y)/4:c=1 elsec=O 100 ・心拍周期を抽出 110 ifn=9thenz=[n]-[0] else z=[n]-[n + 1] 微分処理 120 if (z>15)and(u=O) theniftick()>20 thenbeep:u=l: locate 4,1:print 3600/tick() ;"BPM :gosub 700 : clt 13 0 土 f z く一 2 0 u=0 140 ifc=l locate 0 ′ 2:print"Xn;hex$([n]'4);chr$(13,10); 150 ・サンプリング周期作成 1 6 0 n=n + c : wai t 2 : 土 f n> 9 n=0 180q0t050 5 圓工 CD 初期化 510P0ke # 70 の # 40 ′ 0 ′ 2 ′ # c の # 39 ′ # 11 ′ # 7f ′ # 5e ′ # 6b ′ # 38 ′ # c 0t0 8 0 0 200ms の時間待ち 5 3 0 wa i t 12 550 return 600 CDI 行目 goto 800 620 return 700 兀 CD2 行目 goto 800 720 return コマンド送出 5 4 0 土 f 土 2 cw ( # 3 e ′ # 7 01 ′ 1 ′ # 7 0 9 ′ 2 ) goto 8 0 0 移動平均処理 しきい値内の値をリング・ バッフアに人力 微分値がしきい値を超 えたら脈拍周期を算出 サプ・ルーチン LCD2 行目表示 サプ・ルーチン LCDI 行目表示 LCD の初期化サプ・ルーチン 脈波データ表示 して表示 800 print " 工 2C ERR":return ① LCD 初期化 図 7 心拍計 LCD の処理の 流れ ① LCD 初期化 12C 関数がエラーになったときに表示 ② センサ・ データの 取り込み 移動平均 ノイズの 除去 による ③ 微分処理 ④ 心拍 検出 周期の ⑤ 表示 LCD に WAITI LCD の電源を ON にした後 , 通常の表示用データを 受け付けるためには , 所定のコマンドを LCD に送っ て初期化しなければなりません . 初期化時はコマンド を送ってから次のコマンドを受け付けるまで , 時間的 制約があるので , 図 8 のフローに従い初期化コマンド を送ります . ②センサからのデータの取り込みとノイズ除去 OP アンプ出力は IchigoJam の IN2 から入力されま す . IN2 の入力はマイコンの A ー D 変換でデジタル値 に変換されます . この A ー D 変換結果は , ana ( ) 関数 で読むことができます . ana ②のように , 引数とし て A ー D 変換入力のポート番号 ( IN2 なら 2 ) を指定して 読み出します . 今回のプログラムでは , A ー D 変換か 154 らのデータを 4 回読み出して平均を取ることで , ノイ ズ対策としました . このデータを , 配列で構成した 10 段のリング・バ ッフアに入力しています . リング・バッフアには , のプログラムが 1 ループするごとに順次入力していき ます . 1 ループは , ループの中に入れた wait 1 でほば 決まります . 1 ループの時間は , 「 wait 1 ( 約 16.7ms ) + プログラムの処理時間」になります . 1 ループごと に A ー D 変換されたデータは , その前 3 回分のリング・ バッフアのデータと移動平均を取ってリング・バッフ アを更新していきます . ③微分処理 A ー D 変換から入力したデータとリング・バッファ の 1 周前のデータとの差分を取って ( 微分処理 ) , 心拍 ンシスタ技術 2016 年 8 月号

表 1 T 実験用のラズベリー・パイ 3 拡張ポード Ap ePi の基 表 2 拡張ポード AppIe Pi に搭載する部品 本仕様 型名 備 考 ※部品が干渉するため , 日 CA 端子を持つラズベリー・パイに接続でき ない PCM5102A 搭載 , サンハ MM ー 5102 ※パーッセットはビット・トレード・ワンより販売予定 ャト製 U2 温度湿度気圧センサ 仕様 項目 ME—BME280 1 U3 赤外線受光モジュール 接続対象 C H Q0038A 1 Model B + /2B/3B 適合ケース 2B / 3B 用純正ケース LP2950 ー 3.3V 1 U4 3.3 V, 1 開 mA U5 12C リピータ LCD 表示 8 文字 x 2 行 PCA9515A 1 8 文字 x 2 行 , タクト・スイッチ 6 個 AQM802A-RN-GBW 1 LCD 1 バックライトなし 2 個 LED Ø3mm 青 LED 0SUB3131A 1 LED 1 赤外線送受信 赤外線 LED, 赤外線受光 Ø3mm 白 LED OSWT3131 A 1 LED2 PCM5102A ( 32 ビット , 384 kHz) オーディオ再生 IC IR ゆ 3 mm 赤外 LED OS15FU3A1 IC 1 外部端子 12C, UART, 電源端子 2SC2120Y NPN トランジスタ 1 6 mm タクト・スイッチ ( 茶 ) P ー 03653 1 SWI 6 mm タクト・スイッチ ( 赤 ) P ー 03646 1 SW2 6 mm タクト・スイッチ ( 橙 ) P ー 03652 1 SW3 6 mm タクト・スイッチ ( 黄 ) P ー 03650 1 SW4 ・スイッチ ( 緑 ) 6 mm タクト P ー 03651 1 SW5 6 mm タクト・スイッチ ( 青 ) P ー 03649 1 SW6 470 Q 470 Q 22 Q 240 Q 2 開 Q 2 開 Q 1 W, 酸化金属被膜抵抗 10Q 1 7 0.1 uF 0.1 uF 1 C2 10 F 1 C3 10 F 1 チップ・コンデンサ 0.1 uF 1 C5 1608 , 2200PF 1 2200PF 1 1 uF 1 1 uF 1 PI 40 ピン・ソケット ( 20 x 2 ) 20X2 1 MJ ー 8435 3.5 mm ステレオ・ジャック 1 JKI 2 AS ー 2611 M2.6 mm, 11 mm PC ー 2604 2 M2.6 mm, 4 mm 数 ラズベリー・バイ 3 拡張ポード AppIe Pi LCD ( 8 文字 x2 行 ) 温度 , 湿度 , 気圧センサ LEDx2 スイッチ x 6 赤外線 LED ( 送信用 ) 赤外線受光 モジュール オーディオ用 D ー A コンバータ , モジュール 3.3V 出力の電源 レギュレータ 図 2 ー矼実験用のラズベリー・バイ 3 拡張ポード AppIe Pi のブ ロック図 LED 出力制御 , スイッチ入力制御 , 液晶表示 , 温度 , 湿度 , 気圧デー タの取得 , 赤外線送受信 ( リモコン ) , ハイレゾ再生などができる 路図 , 表 2 に使用した部品を示します . 拡張基板 ( 写真 2 ) には , スイッチ , センサ , 赤外線 受光 LED の入力デバイスと , キャラクタ LCD, 赤外 線送信モジュール , オーディオ用 D ー A コンバータの LCD は機能しません . 出力デバイスを搭載できます . 基板は , ラズベリー ( 2 ) ラズベリー・パイ 3 に搭載された ARM マイコン パイ純正ケースにピッタリ収まります . ( BCM2387 ) の発熱でケース内が温められます . 温度 今月号では , 特別に本キットの製作用プリント基板 [ 写真 2 ( a ) , p. 126 ] を本誌に付録しました . ぜひこの の初期値は高めに , 湿度の初期値は低めに測定されま す . 気圧もセンサ IC 内部で温度補償されているため影 基板を完成させて , Web 電子工作を体験してくださ い ( イラスト ). 響を受けます . より正確な測定値がほしいときは , 延 長ケープルでセンサをケースから取り出してください . お断り ( 3 ) ヘッドホンによっては , ケースの厚みが邪魔をし (1) 12C インターフェースはセンサ・モジュール内で てジャックが奥まで入れられないことがあります . プルアップしています . センサ・モジュールがないと 12C 人力 出力 GPIO カカカカ 出人出人 チップ抵抗 1608 , GPIO 12C 出力 5V 123 ンシスタ技術 2016 年 8 月号

GHz 超 A ー D / D ー A コンバータの標準インターフェース規格 JESD204B 伝送データ 1 ビット分の時間 UI UI YRI YTI YT2 YR2 —YT2 —YR2 —YTI —YRI XTI XT2 1—XT2 1—XTI 1 時間 Cs] (a) LV-OIF-Sx15 送信側 ( 表 1 の速度レンジ① ) UI 0 0 XRI XR2 1—XR2 1—XRI 1 時間 Cs] (b) LV-OIF-Sx15 受信側 ( 表 1 の速度レンジ② ) UI YTI R Y2 YT2 R_YI —YT2 ー R_Y 1 —YTI ー R_Y2 0 XTI XT2 1—XT2 1—XTI 1 時間 Cs] (c) LV-OlF-6G-SR( 表 1 の速度レンジ② ) /LV-OIF-1 1 G ー SR 送信側 ( 表 1 の速度レンジ③ ) 図 8 JESD204B インターフェースの通信速度レンジと信号品質の規格 レーン速度が高速なときはアイ・パターンの開口率規格が厳しい 表 1 0 旧各規格ごとのアイ・バターン・スペック レーン速度によりスペックが異なる レーン速度 総ジッタ XT2 XT 1 YTI YT2 項目 仕様名 CbpsJ [UI] CUI] CVJ [Vp-p] ① LV ー OIF ー Sx15 312.5M ~ 3.125G 0.18 0.45 0.5 025 0.35 送信側② LV-OIF-6G-SR 0.4 312.5M ~ 6.375G 0.15 0.38 02 0.3 ③ LV -OIF-IIG-SR 312.5M ~ 12.50G 0.15 0.4 0.39 0.18 0.3 ① LV ー OIF ー Sx15 312.5M ~ 3.125G 028 0.39 0.5 0.8 0.56 受信側② LV-OIF-6G-SR 312.5M ~ 6.375G 0.3 0.7 0.06 0.38 0.6 ③ LV -OIF-IIG-SR 312.5M ~ 12.50G 0.35 0.65 0.06 0.53 0.7 0 R_X 1 0.5 1 ー R X 1 時間 (d) LV-OIF-6G-SR( 表 1 の速度レンジ② ) /LV-OIF-1 1 G ー SR 受信側 ( 表 1 の速度レンジ③ ) 1 同相電圧 CV) 0.72 ~ 1.23 0 ~ 1.8 * 0 ~ 1.8 * 0.475 ~ VTT + 0.125 * 0.475 ~ VTT + 0.125 * * : 終端回路とカッ プリング (AC/DC) に より変わる ・ 312.5 M ~ 12.50 Gbps(LV-OIF-11G-SR) ・送信側 : "modified RPAT" あるいは JSPAT ・受信側 : JSPAT この規定は , OIF (Optical lnternetworking Forum) で策定されたデータ送受信の規格を借りてきています . 図 8 と表 1 に , 3 種類の速度レンジごとの必要な性 LV-OIF-Sx15 は , OIF SxI-5, Ref3 をあてはめて 能を示します . UI(Unit lnterval) は , 伝送データ 1 ビ います . ット分の時間の単位です . 312.5Mbps の伝送レート JESD204B で使用するテスト用パターンを次に示し ならば 1 UI は次のとおりです . ます . 一般的なアイ・パターンのテストでよく使われ 1 s + 312.5 x 18 = 32 ns ( 3200 ps) る PRBS31 は使用しません . 02 UI なら , 32 x 02 = 0.64 ns です . それぞれの 203 ンシスタ技術 2016 年 8 月号

フレッシャーズ大応援企画 ! エレキの基礎実験 抵抦に流れる電流を測定する抵抗の両端電圧を測定する 1 k Q , 2 k Q , ①抵抗 R を固定して電流 / を変えて 日両端の電圧を測る ・実験 1 1 mA を 1 kQ に流す オームの法則が正しければ , 抵抗 = 1kQ に電流 / ロ C D772 ( 三和電気 計器 ) = 1mA 流すと , 抵抗の両端電圧は , / ニエ R 1 川月 1 k = はグう x ( い加つ となるはずです . ・・② DC 電流 レンジ メンツ ) インスツル ( 横河メータ & ↑ G S -200 定電流源 DC 電圧 レンジ 3k Q , 1 0k Q 実験結果は写真 2 , 図 5 です . 通常 , 抵抗には誤 差があるのでピッタリ 1 k Q ではありません . 誤差の 分 , 電圧はズレるはずですが , 写真 2 の実験結果は 式②の計算結果と合っています . 実験に使った抵抗 はとても IkQ に近い値 ( 誤差がない ) と言えます . ・実験 2 実験 1 の電流 / を 2 倍にしてみる 実験 1 の電流 / を変えてみましよう . 実験 1 では 1mA だった電流 / を 2mA に増やします . オームの法則を表 となるでしよう . = ( 2 10- り x ( い知 3 ) ・ 2 川月メ工 k V = 工 R す式 ( 1) から , 抵抗の両端電圧は , 法則を表す式 ( 1 ) から抵抗 R の両端電圧「を計算すると , 今度は電流 / = 5 mA に増やしてみます . オームの ・実験 3 実験 1 の電流 / を 5 倍にしてみる と合っています . も近いので , 抵抗の両端電圧「は , 式 ( 3 ) の計算結果 実験結果は写真 3 です . 抵抗の値が 1kQ にとて となります . = ( 5x 工 0-3 ) x ( い 10 つ ニ川ハメ 1 kJL ゾニエ R ン泌タ技術 2016 年 8 月号 の計算結果と合っています . 響が少し現れました . オームの法則から得られた式④ ジタル・マルチメータのレンジによる環境の誤差の影 測定値は 4.98V で , 抵抗の誤差や測定に使ったディ 実験結果を写真 4 に示します . 抵抗の両端電圧「の 図 4 オームの法則を実験する回路 1 kQ の抵抗 , 定電流源 , ディジタル・マルチメータ 2 台 ・実験 4 実験 1 の電流 / を 10 倍にしてみる り返しますが , オームの法則を表す式 ( 1 ) から抵抗 さらに電流 / = 10 mA に増やしてみます . 何度も繰 となります . 10 / = ( 1 い知 - ) x にメ 103 ) ・・ = 10 婀スメ 1 k V ニエ R の両端電圧「を計算すると , 143 ( い -3 ) x ( 2X10 つ 1 川月メ 2 kJL V ニエ R 1mA. 抵抗の両端電圧「はオームの法則から , 実験 1 の抵抗を 2 k Q に大きくします . 電流 / は ・実験 5 2 kQ に 1 mA を流す 抵抗を大きくする実験をしてみましよう . 則を示す式 ( 1) が現実の結果と合っています . 今度は きくする方向で変えてみました . いずれもオームの法 実験 2 から実験 4 までは , 実験 1 に対して電流 / を大 日両端の電圧を測る 圄電流 / を固定して抵抗日を変えて の計算結果と合っています . 響が少し現れました . オームの法則から得られた式⑤ ジタル・マルチメータのレンジによる環境の誤差の影 測定値は 9.96V で , 抵抗の誤差や測定に使ったディ 実験結果を写真 5 に示します . 抵抗の両端電圧の

Appendix B いつもの パソコンで アシスト 人工知能プログラミング環境 TensorFIow の 分散処理機能で高速機械学習 ラズベリーバイ 3 で 6 時間かかった文字認識が 1 時間弱で終了 / 実際にディープ・ニューラル・ネットワークによる ■ラズベリー・バイには本格的な文字認識は 文字認識モデルのパラメータをラズベリー・パイ 3 で 荷が重い・・・パソコンの力も借りて高速処理 学習させると , 6 時間半もの時間を要しました . とこ 本格的な文字認識処理⑩では , ディープ・ニュー ろが , Corei3CPU, メモリ 16G バイト搭載したデス ラル・ネットワーク ( 注 1) による文字認識モデル ( リス クトップ・パソコンで同じプログラムを実行すると , ト 1 はモデルの構築部分を抜粋したもの ) が用いられ 約 50 分で演算が終了しました . 普段使っているパソコンを利用しない手はありませ ており , 本文の入門者向けチュートリアル・ミニ実験 ん . 図 1 に示すように , 数値演算プログラミング環境 ( 本文のリスト 1 ) よりはるかに複雑です . 演算回数も TensorFIow は , ネットワーク越しにあるコンピュー 多く , 大量のメモリが必要です . タに計算を割り振ることができます⑨ . リスト 1 Tenso 「日 ow に用意されている本格的な文字認識処理 ディープ・ニューラル・ネットワークによる文字認識モデル # # # ディープニューラルネットワークによる文字認識プログラム # # # 計算モデル定義部分の抜粋 # # # 最初のチュートリアルと比べるとモテルが . かなり複雑である def weight_variable(shape) : initial = tf. truncated_normal(shape ′ stddev= 0.1 ) return tf.Variab1e(initia1) def bias variable(shape) : initial = tf ℃ onstant(). 1′ shape = shape) return tf.Variab1e(initia1) def conv2d(), W) : return tf. nn. conv2d(><' W ′ s t r 土 de s padding = 'SAME') def max_p001_2x2 (x) : return tf. nn. max—pool(x ′ ksize = [ 1 ′ 2 ′ 2 を 1 ] = 'SAME') [ 1 ′ 2 ′ 2 ′ 1 ] ′ padding strides = tf. nn. re1u(conv2d(x image ′ W convl) 十 b convl) h convl h - P0011 ー max_p001_2x2 (h convl) W conv2 = weight_variab1e([5, 5 ′ 32 ′ 64 ] ) b conv2 = bias variab1e([64]) tf. nn. re1u(conv2d(h_P0011 ′ W conv2) 十 b conv2) h conv2 h 一 P0012 = max_p001—2x2 (h_conv2) W fcl = weight_variab1e()7 ☆ 7 ☆ 64 ′ 1024 ] ) b fcl = bias variab1e([1024]) h ー P0012 flat = tf. reshape(h_p0012 ′ [ ー 1 ′ 7 ☆ 7 ☆ 64 ] ) tf. nn. relu(tf. matmu1(h_p0012 flat, W fcl) 十 b fcl) h f c 1 keep_prob = tf. placeholder(tf. f10at32) h fcl_drop = tf. nn. dropout(h fcl ′ keep_prob) W fc2 = weight_variab1e([1024, 10]) b_fc2 = bias variab1e([10J) [ 1 ′ 1 ′ 1 ] 1 ′ = weight_variab1e(C5, 5 ′ 1 ′ 32 ] ) W convl b convl = bias variab1e(C32]) = tf. reshape()t [ - 1 ′ 28 ′ 28 ′ 1 ] ) X lmage y_conv = tf. nn. softmax(tf. matmul (h fcl_drop, W_fc2) 十 b fc2) 速いパソコン① Tenso 「 Flow ( サーパ・ プロセス ) レ イ デ カメラ 0 タスク A センサ ァータ 図 1 TensorFIow の分散 処理機能を利用すればデ ィープ・ニューラル・ネ ットワークによる文字認 識モデルのバラメータ計 算を高速化できる ラズベリー・パイ 3 で学習さ せると 6 時間半も要するが , Core i3 CPU, メモリ 1 6 G バイト搭載したデスクトッ プ・パソコンで同じプログラ ムを実行すると約 50 分で終 了する ( 注 1 ) ディープ・ニューラル・ネットワーク : ニューラルネットワークを多層に重ねたもの . 層数を増して少ないノードで同じ性能のネットワークを作る . 局所収東や学習が進まなくな 102 る課題は , 事前学習や Dr 叩。 ut の新技術 , 活性化関数などで解決している . 文献 ( 3 ) を参照 動画像 GPU 付きの超速い パソコン ( ② TensorFlow ( サーパ・ プロセス ) ラスペリー・ノイ 3 タスク B TensorFlow ンシスタ技術 2016 年 8 月号

160k 160k ゲイン 1 倍の理想増幅器 ツイン T 囘路の R. C のばらっきを考慮し て R4 値を決める 160k ⑧ 03 2n 02 1 n 戸 1 160k 1 0 リこ 0 し一 5. Y Ct 2 Rl=R2=RCQ] R3=R/2[Q] 01 = の = 0 [ F ] 03 = 20 CF] 02 80k R3 と 03 の値を変更 分圧囘路 するとフィルタから 発振器になる ツイン T ロ路 図 3 ツイン T 型ノッチ・フィルタ・・・ 2 個のポルテージ・フォロ ワ ( 電圧ゲインが 1 倍のアンプ ) と分圧回路を加えると急峻な曲線 になる 月 3 を 62 k Q , C3 を 27 nF に変更するとオシレータになる 1 n R3 80k 1 図 2 トランジスタ 1 石で作れるツイン T 回路 抵抗とコンテンサ各 3 個でノッチ・フィルタを構成 0 ー 1 0 田—20 —30 図 3 のロ路 —40 —50 —60 図 2 のロ路 R4 = 1 1 0 Q R4 = 1 00 Q ロ■ー引翡 4 100200400 lk 2k 4k 10k20k40k 100k 周波数 [ Hz ] 図 4 図 2 に適当な能動素子と分圧回路を加えると急峻な 曲線のノッチ・フィルタをつくることができる 図 2 と図 3 の周波数特性 ( シミュレーション ) 減衰曲線を急峻にする回路 急峻な減衰曲線は図 3 の回路で実現できます . 図 2 の回路に 2 個のポルテージ・フォロワ ( ゲインが 1 倍の アンプ ) ととで構成する分圧回路を追加します . 図 3 の回路は正帰還がかかります . 分圧回路のゲイン G [ 倍 ] は次のとおりです . 5 4 + 5 ゲイン G を 1 倍に近づけるほど減衰曲線が急峻にな バンドバス・フィルタの 1 kHz のゲインは + 0.465dB ( 1.055 倍 ) です . 4 と 5 の分圧回路のゲイ ります . ンが 0.9478 倍を超えるとループ・ゲインが 1 倍を超え , 図 4 に図 2 と図 3 の回路の周波数特性を示します . 発振します . 発振波形は図 5 で確認できます . 図 3 のように 4 = 100 Q , 5 = 2 k Q としたときの減 図 5 が示唆するように , ループ・ゲインが 1 倍より 袞曲線は , 図 4 に示したとおり急峻になります . 発振動作の確認 図 3 の回路のループ・ゲインを 1 倍に近づけるため , の値をどんどん小さくすると突然 , 発振すること があります . この現象を逆手にとって正弦波オシレー タを作れます . 図 3 のツイン T 回路の 3 と C3 に注目します . 本来 のツイン T 回路ならば 3 = 80 k Q ですが , 62 kQ に 変更します . C3 の値は , 本来の値より大きな 2.7nF に 変更します . 図 5 に示すように , 発振します . このツイン T 回路は図 3 の④を入力 , ⑧を出力とす るバンドバス・フィルタとして機能します . 図 6 にバ ンドバス・フィルタの周波数特性を示します . 2 冖 > 〕出細 0 Ra=120Q 20 1 8 1 2 1 4 時åCms] 図 5 月 4 の値が過小だと発振振幅が指数関数的に増加する 図 3 の回路の出力電圧波形 ( シミュレーション ). 過大だと指数関数的に 減少する 40 ゲイン 田巴八 k 1 ーっ ) LO 冂 / こ耙 0 位相 1 00 200 400 1 0k 4k 周波数 [ H 幻 図 6 IkHz 付近で位相は O 。になり , この周波数でゲインは 1 倍 を超えているので発振する ツイン T 型バンドバス・フィルタの周波数特性 ( シミュレーション ). 図 3 の④から⑧に至る回路は , バンドバス・フィルタとなる ンシス 9 技術 2016 年 8 月号 —40 1 k 2k 148

9 5 3 2 1 2 3 5 6 7 IO 抵抗 R に流れる電流 / CmA] (a) 抵拡値を 1 kQ に固定して電流値を変えた オームの法則の実験結果をグラフにして傾向を見る 図 6 誤差を考慮すると , 写真 6 の結果はオームの法則か V = IR 1 川月 X1900q ら得られた式 ( 6 ) の計算結果と合っています . ニ ( 1 メ 10 ヨ ) x ( 1. 103 ) ■オームの法則の実験のまとめ 実験 1 から実験 7 の結果をまとめて図 6 に示します . ②誤差が最大の + 5 % のとき ( 2000X 1.05 = 2100Q ) 図 6 ( a ) は , 抵抗の両端電圧が , 流れる電流 / に V = 工 R 土月 x 2100 翕 比例して増加しています . 図 6 ( b ) は両端電圧は , ニにⅵ ) x ( 2.1 10 つ 抵抗に比例して増加しています . 図 6 を見ると , 確 2 / かにオームの法則を示す式 ( 1) が成立しています . 実験は結果をグラフ化しながら進めましよう . そう の 1.9V ~ 2.1 V の範囲に入るはすです . 実験で両端電 すると実験の間違いや予想外の新発見にその場で気付 圧レ = 1.983 V だったので , 土 5 % 以下の精度を保証 けます . とても大切な習慣です . したこの抵抗 ( 写真 9 ) は工業製品として十分な精度が ンタ技術 16 年 8 月号 抵抗 2kQ ( 誤差士 5 % ) 電圧 1 .983V 電流 1 mA ・計算した理論値 : 2 V レ三 / R = 1 mA x 2 k Q = 2 V ・測定した抵抗値 : 1.983V 測定値は 1.983 V. - ー = 1.983W1 mA=1.983kQ ・誤差範囲 : 十 0.1 k ~ ー 0.1 kQ 抵抗値は 2kQ のはすだが実測値は 1 -983kQ だった . 2kQ の誤差士 5 % は , 2000x0.05 = 100 なので , ー抵抗値は 1.9 kQ 以上 2.1 kQ 以下の範囲に入るはす . 結見 1.983kQ なので . 範囲内に人っ ている / - “を一′ com いイ 0 、 写真 9 実験 8 の結果・抵抗には 誤差がつきもの 0 9 ・〃ー 6 タ 4 ・ヨ 2 ー・ 抵キ亢 R の両端電圧 / が抵拡 R に比例して 増加する 抵拭 R の両端電圧 / が流れる電流 / に 比例して増加する 3 テる 7 ? 2 1 0 抵拡 R CkQ] (b) 電流を 1 mA に固定して抵抗値を変えた ・・⑨ ・・ ( 10 ) 146

M0tion Contro/ Techno/ogy 補間機能付き NOVA electronics MCX512 2 軸モーションコントロール旧 近日発売 ■速度レンジフリー 1 .000. OOOpps MCX512 は上位 CPU と 8 ビット、 16 ビットバスまたは卩 C シリアルインターフェイスパス で接続し、バルス列入力のサーボモータ、ステッピングモータを位置決め制御、または速 度制御ができる補間機能付き 2 軸モーションコントロール旧です。 ・多彩な補間機能 ( 2 軸直線補間、ビットバターン補間、 CW/CCW 円弧補間) ・放物線 S 字 / 台形加減速駆動 ・非対称台形加減速の自動減速可能 ・同期動作各軸 4 セット ・タイマー各軸 1 個 ・自動原点出し機能 ・ドライブ速度 . 1 pps—8Mpps (CLK 20MHz 時は最高速度 1 OMpps) ・ 1 OO ピン QFP バッケージ 14x 14x 1 .4mm 日 oHS 指令対応品 ・電源電圧 . 3.3V 士 1 0 % ー連続補間用 8 段プリレジスタ 速度レンジなしに高速ドライブ Seg3 Seg2 Seg4 Seg10 ・・ 速度は 1 pps 単位 で設定可能 細かな 低速度設定 7pps Time 速度倍率がないので 1 pps 単位で全ての速度に設定が可能です。ドライ プ中でも 1 M 叩 s のような高速ドライブから 1 pps 、 2pps のような低速 163.927 叩 s ■補間の短軸バルス均一モード ドライプへダイレクトに速度を変更することができます。 Seg6 Seg8 高速の連続補間ドライプに対応するために、各セグメントの終点データ を蓄える 8 段のプリバッファレジスタを備えています。上図の Seg3 の ような短いセグメントが存在しても、 Seg3 を含む 8 個のセグメントの 平均移動時間が次セグメント位置データセット時間より長ければ連続補 Seg1 Seg5 Seg9 Seg7 Se n 通常の補間 1 短軸バルス均一モード 26 26 間を行うことができます。 ■ 2 軸高精度線速一定モード + 1 速度偏差 : 最大で一 7 % 1 1 田 5 270 315 ー 0 ー 1 図 1 従来の線速一定モード 図 2 ー 1 十 1 既 速度偏差 : 土 0.2 % 以下 1 18 5 270 315 3 釦 2 軸高精度線速一定モード 従来 2 軸直線補間において、移動量 ( バルス ) が大きい方の軸 ( 長軸 ) は常 にバルスを出力し続けますが、少ない方の軸 ( 短軸 ) は補間演見結果によ りバルスを出力する時としない時があります。 MCX512 では、短軸バ ルス均一化機能を新たに設けています。移動量が少なしにおいても、 ■卩 C インターフェイスパス 極力バルス周期を均一に近づけてドライブバルスを出力します。 従来の線速一定モードに加えて、大幅に線速一定精度を向上させた 2 軸 高精度線速一定モードを実現しています。 2 軸直線補間、円弧補間ドラ イブ時において、短軸バルス均一モードと 2 軸高精度線速一定モードを 組み合わせた場合、線速の速度偏差を土 0.2 % 以下に収めることができ 補間ドライブ時の大幅な速度の精度向上が期待できます。 ■スプリットバルス機能 2 スプリットバルス数 3 上位 CPU 12C SDA SCL MCX512 ドライブバルス 駆動回路 ドライブバルス スプリットバルス 1 バルス幅 スプリット長 上位 CPU との接続に従来の 8 ビットデータバス、 16 ビットデータバス の他ロ 2C シリアルインターフェイスパスを備えています。同一バス上 に、 MCX512 を最大 8 個まで接続可能です。 株式会社ノヴァ電子 N 松 ドライプ中にスプリットバルスを出力させる機能です。軸移動と同期を 取りながら決められた間隔で種々の動作を行わせる時に使用します。 同期動作と組み合わせると、指定軸位置からスプリットバルスを開始 / 停止や、外部信号入力でスプリット長やバルス幅の変更などを行うこと ができます。 〒 1 51-0064 東京都渋谷区上原 1 -7-20 グランアクスビル 3F TEL. 03-5738-3666 FAX. 03-5738-3665 ンタ技術 2016 年 8 月号 elec tronics 〔 : : : : : ー ホームページアドレス http://www.novaelec. CO. jp お問合せメールアドレス novaelec info@novaelec. CO. jp 23

株式会社ケイエスワイ Raspberry Pi 事業部 raspberry-pi-shop@ksyic. 〔0E / 0262-68-1910 10 : 00 ~ 17 : 00 ( 土・日、祝日、年末年始を除く ) アールエスコンポーネンツと代理店契約を結び、 Raspberry Pi 及び関連商品を販売しています。 ◇ Raspberry Pi Shop 。 , 。、 ロー ¥ 4050 ¥ 6.480 ・・ \ 080 超魚眼 ・・ YL350 白・ 500 万画素 黒 ・・ *1,080 ワイド , ・ \ 1 卩 50 4 台の Pi カメラを接続可能 2592X19441080P @30ゆ5 カーポン・・・ \ 1 ロ 34 2 倍望遠 ・¥ 1 卩 50 1-4CSl ポート CSI 接続 掲載されている製品の仕様や価格は予告なく変更される場合があります。また、価格はすべて税込価格です。 https: 〃 raspberry-pi.ksyic.com Raspberry Pi 本体 当日出荷いたします ! ( 14 時まで ) RaspberryPi 2 MOdel B Raspbrry Pi MOdeI B + Raspberry Pi 3 ModeI B Raspberry Pi Compute Module Kit Raspbrry Pi MOdeI A + RaspberryPi キット・セット 最新第 3 世代 Wi-Fi 、 Bluetooth 搭載、 64bit 対応 多機能、高性能モデル \ 乙 970 ¥引 51 0 第 1 世代 入門者向け工ントリーモデル ¥乙 560 \ 4752 第 1 世代 産業・組込用途向けモデル 第 1 世代 小型、低消費電力モデル 第 2 世代 4 コア、高性能モデル ・ Pi 2 NetworkKit32GB Pi 2 Starter Kit 16GB Pi 2 Base Kit Pi 3 Starter Kit Pi 3 Base Kit ◆ 0 すぐに始められる入門キット Pi2 、ケース、電源 2A 、 OS 書込済 m に「 OSD 、 HDMI ケープル 16GB キット・・・・・・ \ 9 ロ 80 32GB キット・・・・・・ \ 9720 最新 Pi3 全てそろったお買得キット Pi3 、ケース、電源、 mic 「 OSD *10,800 \ 91 0 WiFi 付きお買得キット Pi2 、ケース、電源 2A 、 OS 書込済 m に「 OSD 、 HDMI• LAN ケープル、 USB WiFi 16GB キット・・・・・・¥ 9 ′ 990 32GB キット・・・¥ 10 渇 00 最新 Pi3 入門者向けキット Pi3 、ケース、電源、 OS 書込済 microSD 、 HDMI•し AN ケープル 8GB キット・ , ・・・・ \ 8 ′ 424 32GB キット・・・・・・ \ 9450 全てそろったお買得キット Pi2 、ケース、電源 2A 、 mic 「 OSD ・ Pi ケース PibowAudiO ・ fO 「 B + / 2 ・ Pi ケース RS fO 「 3 / 2 / B + ・ Pi ケース Pibow PiTFT fO 「 B + / 2 Pi ケース Pibow Coupe ・ fO 「 2 / B + Pi ケース 0 ( i fo 「 Pi3 ・ Pi ケース 0 ( i ・ fo 「 2 / B + ( 赤 / 白 ) ( 赤 / 白、黒 / 灰 ) ¥乙 970 ハイレゾ・オーディオ Pi-DAC + 対応 Pi3 用もあり \ 945 デザイン、使し、やすさを追求し た Pi 公式ケース \ 1728 オシャレな超薄型 Pimononi 製 ( 黒 / 赤 / 青 / 橙 / 紫 ) Pi3 用もあり \ 3 ′ 240 タッチスクリーン PiTFT 対応 Pi3 用もあり \ 972 ロングセラー頑丈な RS 製 ( 透明 / 黒 / 白 ) \ 1 ,080 デザイン、使いやすさを追求し さらに進化した Pi 公式ケース スクリーン・ LCD ネットワーク Pi 7 ” Touchscreen Displayfor 3 / 2 / 1 ・ EDIMAX USB Ethernet ・ Adapter ・ Pi ケース RS DIN 規格 ・ fO 「 B + / 2 / 3 ・ SHARP 7 当 GZO LCD ・ fo 「円 EDIMAX N150Wi-Fi USB Adapter Pi ケース Nwazet Pi 十カメラ BoxfO 「 B + / 2 \ 1728 Pi 対応 USB2 ℃ IOOBASE-TX ¥ 1 引 500 驚きの高精細 1920X1200 60fps HDMI 接続 \ 9720 ~ 公式タッチディスプレイ 800X48060fPS DSI 接続 YI 卩 50 Pi 正式対応 802.1 lb/g/n 超小型、省電力モデル DIN レールに対応した産業用 ケース Pi カメラ対応魚眼レンズ付き 各種オプションレンズあり スクリーン・ LCD ・円 7 " Display ケース RS ・ Pi 7 " Disp y 用フレーム ・ Pi 7 “ Display 十フレーム セット ・ fO 「 B + / 2 / 3 電子ペーバー PaPiRus タッチ LCD 4D Systems ・ HAT 十 3 スクリーン \ 1 乙 150 3.2 " 320X240 ¥乙 290 ライター、 1 .44 ”、 2.0 ”、 27 ” 3.5 ” 480X320 \ 9 ロ 80 モノクロスクリーンセット タッチ LCD Adafruit PiTFT + Y3780 公式 LCD 用 タフネス、フルカバースタイル \ 乙 970 Pimo 「 oni 製 ( 黒 / 赤 / 青 / 緑 / 橙 / 紫 ) ¥ 1 2 ′ 420 お得な公式 LCD とフレームの セット 2 & 320X240 \ 5 ロ 84 3.2 " 320X240 ¥ 5778 3.5 " 480X320 \ 6480 カメラ カメラレンズ fO 「 Pi カメラ ・ Pi カメラ Spy 小型 5MP Multi ( 引アダブター ・ fo 「 Pi カメラ ・ Pi カメラケース RS Pi カメラ Of 行 ( i V2 fo 「 3 / 2 / 1 ・ Pi カメラ 0 新 ( i PiNoir ・ V2 fO 「 3 / 2 / 1 、ー洋 3 フ 80 公式赤外線カメラ 808 万画素 3280X24641080P @30fP5 CSI 接続 宀ー \ 3780 公式カメラ 808 万画素 3280X24641080P @30ゆ5 CSI 接続