ハムスターホイールの回転をホールIC (SK8552G) とネオジム磁石とRaspberry Piで検知する

30歳も超えて中盤にさしかかってくると、ハムスターの回転車の回転をラズパイから検知したくなると思います。

回転数さえプログラム側で検知できれば、あとはLinux & WEB系技術でいろいろできそうなので、まずはそこを試してみました。

ちなみに我が家にはハムスターはいないので、回転はエミュレーター（人間の手）を使用してテストしています（金魚は3匹います）。

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要件

早く回してもちゃんと計測できること
回転車を選ばない設計（飼い主は好きなやつ使いたいよね）
シンプルがいいなぁ

考えたこと

ネットで調べて、下記のようないろいろ案を考えた。

1. 電極で物理スイッチ案

最初は、電極を車と土台につけて、回る時に接触させてスイッチにすればいいかと思ったけど、回転部分に電気通すの難しそうだし、回転車の種類を選びそう。
また回転時の接触が抵抗になったり、音もしそうなので却下。

2. フォトリフレクタ案

検索したところ、下記のようにフォトリフレクタを使っている人がいました。
光の反射を検知するので、無接触で良さそうだけど回路が難しそうっていうのと、外部の光を誤検知するっていう話もあったので保留。

https://ma-chanblog.com/raspi-ham-tacho/

3. 磁気センサー案

回転車に磁石を貼って、外側に何らかのセンサーを貼って検知する案。

とりあえずこれでいくことにした。

秋葉原の秋月電子で購入。
http://akizukidenshi.com

磁気センサーには大きく2種類あったので、とりあえず2種類買ってきた。

3.1 リードスイッチ

http://akizukidenshi.com/catalog/c/creedsw/

名称的にはセンサーではなく、スイッチか。
ガラス管の中の線が、磁石が近づくと繋がり（なんで？）、線が繋がり電気が通るというシンプルなもの。
よくドアの開閉センサーとかに使われてるみたい。見たまんま線は2本なので、回路の途中に挟むだけ。

リードスイッチＭＫＡ－１０１１０（５個入）
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-03676/

5個200円くらいなので1個40円。
サイズ的にはガラス管の部分でだいたい10mm、太さ2mmぐらい。

動作時間

少数点以下のミリ秒ってよくわからんけど、十分早そう。

■動作時間：０．５ミリ秒
■復旧時間：０．３ミリ秒

3.2 ホールIC （ホール素子）

中身丸見えで、仕組みが分かりやすいリードスイッチと比べるとなんか高度なてくのろじーを感じる見た目。
iPadのカバーの閉じ検知とかもホールICを使っているらしい。

小さいくせして、下記のタイプはなんか抵抗も内蔵されており、単体で動きそうなのでこれにした。
電圧も3V - 20Vに対応しており、ラズパイの3.3V、5Vでそのまま使える。

ホールＩＣ　ＳＫ８５５２Ｇ　ＳＩＰ－３
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-11029/

検索したら下記のような例もあったので安心。
https://raspberrypi.tokyo/sensor.html

だけど値段はリードスイッチと一緒で1個40円。とりあえず5個買った。
サイズは5mm * 3mm程度で実物見ると想像以上に小さい。足の間も狭いのでブレッドボードは大丈夫だけど、ジャンパワイヤーメスだと厳し目。
実際作るときは、ちゃんとハンダ付け（なるべくしたくない）して、何かケースとかカバーで周りを保護した方が良さげ。100均でなんか探すか。

動作時間

リードスイッチと単位が違い、超早いってのは分かる。

・立ち上がり時間：５μＳ
・立ちさがり時間：１μＳ

とりあえずスペック的にホールICの方が良さそうなので、こちらから試すことにした。

磁石

磁石は100均で買おうと思ってたけど、千石電商の2階でネオジム磁石を見つけたので、サイズ別3種類購入し、それを使用。
とりあえず買った中で一番大きいのを使用してる。家に子どもがいると飲み込むのが怖いので養生テープで包んでおく。

https://www.sengoku.co.jp/shop_01.html

回転車

ハムスターの回転車は下記15cmのものを使用。シリーズで下から2番めのサイズだけど思ったより大きく、回転車もしっかりしてて結構重い。
磁石を外周に貼って回しても揺れたりしないので、問題なさそう。

SANKO サイレントホイール15

出版社/メーカー: 三晃商会
メディア: その他
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動作確認用Pythonプログラム

GPIOの使用にはgpiozeroのDigitalInputDeviceを使用。もうほとんどのデバイスはこのモジュールでいいのでは？
ラズパイZero専用っぽい名前はちょっと問題かも。

gpiozero.readthedocs.io

いちいち反応を画面で確認するのも面倒なので、ホールICの動作に合わせてLEDも光らせることにした。
プログラムの動作確認も含め、ON, OFFは回路上で行わず、Pythonプログラム上で行う。
小さいブレッドボードで、+-ラインが無いためGNDはホールICと共用した。

from gpiozero import LED, DigitalInputDevice
from time import sleep
sensor = DigitalInputDevice(2, pull_up=True)
led = LED(3)
count = 0

def active_callback():
    global count
    count += 1
    led.blink(0.03, n=1)
    print('active! {}'.format(count))

sensor.when_activated = active_callback

while True:
    sleep(1)