マイルストーン：スマホでカメラ台を制御

Project Chasing Moonとか言ってしまったが、そのマイルストーンその1。

スマートフォンのアプリで、指定した角度に首を振り、チルトさせるというもの。コントローラーは例によってLightBlue Beanにした。今回は細かく指定できることを確認するため、専用のアプリも作成した。

基本はBluetooth Low EnergyのCharacteristicに角度（アジマスとチルト）を書き込むと、それに応じてカメラ台のサーボが対象の角度に動く。サーボの制御はArduinoのServoライブラリ任せなので、本当にどの角度なのかは確認していない。が、まあそれらしい角度には動いている。後々のために、LightBlue Beanから加速度センサーの値をCharacteristic経由で取得できるようにもしている。

動かすとこんな感じだ。

ポイントはサーボが5V、LightBlue Beanが3Vで動作するのを整合させることくらい。もしかしたらサーボの制御ピンはCMOSロジックだったのかもしれないけど、SG90の説明はなんにも書いてないのでまあレベル変換は入れておいた。CMOSロジックで動いているといいな。何となく、ちょっと動作が不安定な感じがあるので。本当は波形の確認とかしなきゃいけないんだけど、まあそれも次のステップかな。

もう一つポイントだったのはアプリの方だけど、今回はBluetooth Developer Studio（BDS）を使ったら簡単にできた。基本はLightBlue BeanのCharacteristicをやり取りするサービスのUUIDを使ってBDSでプロジェクトを立ち上げる。これで標準のプラグインを使って、Androidのクライアントコードを生成させる。同じ名前、名前空間でAndroid Studioのプロジェクトを作っておけば、BDSで生成した中に入っているバッチファイルがソースを放り込んでくれる。Javaのソースコードだけではなく、XMLのデザインファイルなども入れてくれるので、実行可能なアプリがその場でできてしまう。

あとはデータをやり取りする構造（プロトコル）を決めて適切に処理させればいい。

 

プロジェクト「Chasing Moon」始動

などと大袈裟なタイトルを付けてしまった。

何をしたいかというと、要は超絶チープでかつ、楽ちんな自動導入なんてできないか、ということだ。組立式望遠鏡が意外に性能が高く、月などを見る分には十分すぎるくらい使えるのだが、導入が面倒。いや、これはどんな天体望遠鏡でもそうなのだろうけれど、それ自体がファインダーのような存在である組立式望遠鏡の場合、導入は素で見えている星でないと難しい。そもそもターゲット部分は光学系は存在せず、望遠鏡の先端と終端にあるマーカーが対象となる星に重なるように向けなければならない。ちゃんと見えている星ならば狙えるが、「だいたいあのへんにあるはず」で狙ってもなかなか当たらない。そのうち腰か首が疲れてきてあきらめることになる。

しかしボクが住んでいるここ東京は、星を見る環境としてはろくでもないところだ。最近ではこちらの目も悪化しているので、オリオン座のベルトの三ツ星（2等星）ですら、怪しいくらい。一方でこんな環境だからこそ、高額な光学系に投資する意味を持たない。そんな爆発的によく見えるわけはないが、これくらいなら見えるかも、というのは見てみたいのが人情だ。

セレストロンの「COSMOS90」が年末に意外に安売りしていたので、結構ほしいとか思っていたが、どう考えても普通には使うとは思い難い。こいつの売りは自動導入で、明るい星を1つ導入すれば、あとは勝手にやってくれるという。今までは3つ必要だったのだから、かなり楽なはずだ。

そこで少し考えてみた。星の位置に応じた水平方面の角度（方角）と、高度角の2つが求まれば本来は導入できるはずだ。それ自体は、理論上現在地の場所（経緯度）と時刻がわかれば算出できる。問題はそれを現実に設置した望遠鏡の角度に落としこむ部分だ。セレストロンが導入に3つの星を指定していたのは、これから考えればよくわかる。つまり水平方向の角度の誤差と、高度角方向の誤差の2つを算出するために、3つのデータが必要になるからだ。

だがこのIoTの時代である。まず水平方向の回転軸のズレは、加速度センサーを使えば求められる。静止状態で唯一発生している方向が地球中心の方向なので、要は天頂方向の逆だ。次が方位。これも方位センサーがあれば、理論的には北の方向がわかるので、そこから算出すればまあ、なんかちゃんと導入できるんじゃない？

基本的なアイデアとしては、スマートフォン＋制御側の2段構成にする。制御側はArduinoクラスのハードウエアで十分。基本は指定した方向を入れてやったら、それに応じた動作をすればよい。誤差の補正をどちらに持たせるかは議論の余地があるので、まだ決定していない。スマートフォンで基本的に制御するのであれば、時刻や位置も取得できるので都合がよい。惑星の位置情報なども取得できそうだ。

制御側とスマートフォンはまあ、Bluetooth LEで接続するだろう。というわけで、制御側のハードウエアはとりあえず手持ちの「Metaware C」（mbientLab製）を使うことに決定。制御用のサーボは手持ちのSG90でまずはいろいろ試そう。とにかく安いし。あれ？でも出力系統足りるかな？そこは少しチェックしておこう。これがRaspberry Piクラスのハードなら、それ自体に通信機能とUIを持たせてもよいのだろうけれど、そこを作るのはソフト的にも面倒な感じがする。

なので、まずはフェーズ1としてスマートフォンで角度を指定して制御できるようにすることを目指す。次にフェーズ2として、設置誤差の修正をできるようにする。フェーズ3がちゃんとしたUIだ。できるならば星の名前を指定しただけで導入できるようにしたい。

いろいろと構造を考えてみたが、どうせサーボはSG90を少なくとも試験段階では使うので、カメラキットをeBayで買ったりした。