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【雨量計をつくろう!】3Dプリンタによるキットで簡単電子工作!IoT化?

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ストーリー

  1. 降水量ってよく聞くけれど、どんなしくみで測ってるの?3Dプリンタによるキットで簡単に電子工作!
  2. つい他人事になりがちな、雨量や警戒レベル。どれくらいの雨で、どんな避難するかを考える機会に!
  3. マイコンをつないで雨量を表示!設定した累積雨量で家族や仲間にお知らせメールを送るIoTにも!

プロジェクト概要

・主な作業ははんだ付け。つまり電子工作です。未経験の小学生も(補助アリですが)完成させており、小中学生でも可能な難度です。

専用のプリント基板を採用していますから、構造や回路の知識は不要です。

・市販のマイコン(1,800~5,000円程度)と組み合わせ、過去1時間の雨量や過去24時間の雨量を表示したり、あらかじめ設定した累積雨量で、自分や仲間のスマホやPCにメールやSNSメッセージを送るIoT化が可能です。自分や仲間のスマホやPCにメールやSNSメッセージを送るIoT化が可能です。※画面表示やメッセージ送信に必要な部品リストや、使用中のプログラムはWEB公開します(オープンソース)。

写真は現在運用中のものです。画像は自宅近くの浸水写真などを使います。

プロジェクトの背景

.大雨は増える傾向にある

水害や土砂災害で「早めの避難」 は理想だけれど、警戒レベル2~3での避難って、なかなか自分の事とは思えない…。自分の暮らす地区では、どれくらいの雨でどんな避難をする?

2.小河川や水路、山の斜面、道路の浸水も危険

地区が同じでも一律のタイミングとは言えず、気象情報をもとに自分で「早めの避難」した方が良いかもしれない。しかし、見たことのない場所の雨量計や水位計の情報に、どれくらい自分事として関心を持てるだろうか?

写真は2019年7月の岐阜市内住宅地。局所的大雨では、小河川や水路、側溝やマンホールの危険がある。しかし、いちいちメディアで報じられないこともある。

正解は③ですが、この他に国交省や地方自治体の管理する雨量観測所もあります。

3.声かけや避難行動のタイミングを、状況に合わせて考えるきっかけが欲しい

<地区防災の研究より>
(避難行動の)スイッチは他人におしてもらうものではない。専門機関が出す情報を参考にしつつも、最終的には、住民が自前の「マイスイッチ」を作り、自らスイッチをおす。この覚悟と姿勢(を支援するシステム作り)が決定的に大切である。【矢守克也,竹之内健介,加納靖之「避難のためのマイスイッチ・地域スイッチ」2018】

<被災しなくても考えられるきっかけづくり>
被災した地域では、雨量や水位への関心は高いけれど、被災しなくても考えるきっかけをつくりたい。降水量の観測に採用されている「転倒マス」のメカニズムの工作キットで、雨量計づくりの体験が、家族や地域での話題づくりにつながるのではないだろうか。工作好きの児童生徒はもちろんだが、電子工作の経験がある大人も、懐かしさと共に楽しめることもわかってきた。さらに、設定した累積雨量で家族や仲間にメール通知するIOTにできれば、個人的な「早めの避難」の実現にも役立つのではないだろうか?

プロジェクト詳細(これまで)

1.工作キット開発

(1)3Dデータ

・転倒マス部品の突起長さによりセンサー反応に最適な間隙を実現
・センサーの4配線を効率的に絶縁設置できるコネクタ部品を作成&採用
・センサー部品をズレ無くはめ込む設置穴を形成&採用
・漏斗部から転倒マスに流入する穴位置誤差を回避する漏斗と土台の一体成型を採用
・内部が見えるアクリル筒を採用し、これをネジ無しではめ込める高精度3D出力
・量産時の出力時間(コスト)とエラーを軽減するための形状を採用
など、20回以上のアップデートを経た3Dモデル(stlファイル)

(2)電子工作

・マイコン(Arduinoなど)と接続する信号出力用のピンを設置

(3)キットとしてのプレ加工

工作教室の制限時間程度で完成できるよう、以下の加工を事前に済ませてあります。
・センサー取り付け&クリアランス 調整&絶縁(LED発光にてセンサー稼働確認)
・ピン部品の分割(破損しやすい)
・可動部の反射テープ貼り付け
・電源部コネクタの加工と、基板へのはんだ付け

2.工作教室の開催

(1)市立図書館や公民館での工作教室

引用:2018年「どまんなか編集室」記事より

(2)【内閣府主催】「ぼうさいこくたい2019(防災推進国民大会)」への出展

写真:当日参加の方&途中参加の方も、90分で全員がLED点灯まで完成できました

(3)【文科省モデル事業の一環】小中学生向け防災教室

(4)体験者の声

参加小学生の母より「雨量計を家族に見せながら目をキラキラさせて説明していました。楽しかった!

・教育関係者より「公民館や生涯学習、発明クラブの材料として考えたい」「プログラミング教育にも使えそう

・防災関係者より(メール送信の実演)「実家に設置しておいて、累積雨量が多くなった時にメールが飛んでくれば、電話して早めの避難を呼びかけることもできるね」

プロジェクト詳細(これから)

3.工作キット販売(今回の支援購入の募集)

9月上旬 募集終了日に「早期支援者へのリターン発送(30セット)」
9月中旬 順次製造と梱包
9月下旬まで リターン発送(設定は10月ですが、準備でき次第に発送します)
10月上旬以降 一般販売の開始(同仕様での価格は支援購入より高くなります)

市販のマイコンと組み合わせる以下の4と5は、接続事例やプログラムを無償公開!オープンソースなので、是非挑戦して、改善に参加して下さい!

4.過去1時間や24時間の雨量を液晶表示

5.家族や仲間にメッセージを送るIoT化

(1)採用マイコンはM5Stack Basic:320 x 240 TFTカラーディスプレイ、microSDカードスロット、スピーカーを備えたコンパクトな開発モジュール。ESP32を搭載しているため、Wi-FiおよびBluetooth通信を扱え、Arduino環境での開発が可能。

(2)オープンソースとして以下3点を無償公開しますので活用&改善してください。
・プログラム開発環境づくりの手順紹介(PDF)
・試行中のマイコン用プログラム(MicroPythonソースコード):過去1時間の雨量と、過去24時間の雨量表示や、設定雨量によるアラートメールを送信できるもの。
・試行中のサーバー用プログラム(ソースコード):雨量計からの指示により、登録済みのアドレスにテキストと画像を送信するもの。

※PCでの開発環境構築や、プログラムの取り扱いは、ご自身の責任の下でお願いいたします。また、必要に応じて、採用言語やデバイスを変更することがあります。

リターンについて

支援いただいた方にお礼としてお送りするリターン(送料込み)は以下の通りです。

尚、本プロジェクトはAll-in方式で実施します。目標金額に満たない場合も、リターンをお届けします。いずれのリターンにも、「雨量計のつくり方(印刷物)」と、工作教室を開催する際に活用できるファイル(動画付きスライド&配布用pdf)のダウンロードURLが含まれます

1.標準キット:3,000円(送料込み)

(1)3Dプリンタによる部品(センサー埋込済み本体、転倒マス、金属棒、反射シール、アクリル製円筒、転倒マス調整用ネジ、土台用スポンジ、水量点検用シリンジ)
(2)電子工作部品(プリント基板×1、抵抗2種×1、可変抵抗×1、LED×1、4本組配線×1、コネクタ付電池ホルダー×1、CR2032電池×2、電源コネクタ×1)
(3)紙箱(出荷時期により色や形状が変わることがあります)

※先述の事前加工が済ませてあります(お申し出により未加工も可)。
※3Dプリンタ出力パーツは、ホワイト系のPLA材のみです。また、4本組配線の色は選べません(もちろん機能に違いはありません)。

2.雨量計の工作教室の出張開催:100,000円

(1)標準キット5セット
(2)
工作道具レンタル10セット(はんだこて、スタンド、はんだ、はんだとり、こて先クリーナー、延長コード、MDFボード、ピンセット、ニッパー、油性ペン、メンディングテープ、ドライバー、プラスチックトレー等)※増加はご相談に応じます。
(3)講師派遣2~3時間程度、原則1名を派遣、対象者属性により定員数は1~30程度、詳しくはご相談下さい。※旅費は別途必要。

3.3Dプリンタ用のstlファイル:150,000円

(1)標準キット1セット
(2)データの活用支援以下3点を保存したCD-RあるいはストレージのフォルダURLを同梱しますのでご活用ください。
・3Dプリンターで量産が可能なSTLファイル:FUSION360にて開発したデータ。
・3Dプリンタ出力の手順や注意事項の紹介(PDF)
・その他の調達すべき部品リスト(PDF)
※3Dモデルの著作権は放棄しないため転売不可ですが、使用時の改変は自由です。

資金の使い道

設備&材料費:約7万円
人件費:約3万円
広報費:約1万円
リターン輸送費:約5万円
マクアケ手数料:約4万円 (20%)

合計 20万円

実行者紹介

本プロジェクトのチームは、3Dデータを担当する副代表の後藤博、プログラムを担当する情報技術顧問の加納英樹、作り方シート等を担当するエンジニア・デザイナーの村重海月に代表を加えた4名で、試作検討会や工作教室の開催ではインターンシップ生など、他のメンバーも関わっています。
※詳しくはプロフィールをご確認ください。

リスク&チャレンジ

工程においてデザインや仕様が一部変更になる可能性もございます。数量的な予測が難しいため、小ロットでも生産可能なように主要部品を「3Dプリンタ」製としています。そのため積層線や積層むらがありますが、あらかじめご了承ください。プロジェクトページの記載内容に変更がある場合は、できるだけ早く活動レポートなどで共有を行っていく予定です。 本プロジェクトでつくる雨量計は、気象業務法第44 条、46 条などの定める気象測器として検定に合格する精度は備えていません。検定に合格していない測器の雨量情報をインターネット等で公開することは違法であり、本プロジェクトで把握する雨量は、あくまでも自分やご家族など、特定の人同士の話題に用いることを想定しています。SNSでは、雨量を伏せた発信でも啓発することが可能ですし、具体的な行動促進に役立てる方法も適宜共有させていただきますので、ぜひご相談ください。 2019年度に「工作教室」として順調に展開した雨量計づくりプロジェクトですが、今年は教室の展開はできそうにありません。これからキットの活用や改良を重ねていくために、ツールや素材として活かしてくれる方を求めて、クラウドファンディングに挑戦しました。自由な発想でご活用いただけたら嬉しいです。

サポーターからの応援コメント

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このプロジェクトはAll in型です。目標金額の達成に関わらず、プロジェクト終了日の2020年09月09日までに支払いを完了した時点で、応援購入が成立します。

3,000円(税込)

【早期発送】標準キット(終了の翌日発送)送料込み
【早期発送】標準キット(終了の翌日発送)送料込み

【早く欲しい方に支援募集の終了翌日に発送します】
<標準キット>
・3Dプリンタによる部品(センサー設置済みの本体、転倒マス、金属棒、反射シール、アクリル製円筒、転倒マス調整用ネジ、土台用スポンジ、水量点検用シリンジ)×1セット
・電子工作部品(プリント基板×1、抵抗2種×1、可変抵抗×1、LED×1、4本組配線×1、コネクタ付電池ホルダー×1、CR2032電池×2、電源コネクタ×1)
・紙箱(出荷時期により色や形状が変わることがあります)×1
※事前加工が済ませてありますが、お申し出により未加工も可能です。その場合はお手数ですが別途メッセージください。
※3Dプリンタ出力パーツは、ホワイト系のPLA材のみです。また、4本組配線の色は選べません(もちろん機能に違いはありません)。

のサポーター

残り

2020年09月末までにお届け予定

6,000円(税込)

【2セット】標準キット 送料込み
【2セット】標準キット 送料込み

【標準キットを2セット、送料込みです】※発送期限は10月ですが、9月発送予定で準備します。
<標準キット>
・3Dプリンタによる部品(センサー設置済みの本体、転倒マス、金属棒、反射シール、アクリル製円筒、転倒マス調整用ネジ、土台用スポンジ、水量点検用シリンジ)×1セット
・電子工作部品(プリント基板×1、抵抗2種×1、可変抵抗×1、LED×1、4本組配線×1、コネクタ付電池ホルダー×1、CR2032電池×2、電源コネクタ×1)
・紙箱(出荷時期により色や形状が変わることがあります)×1
※事前加工が済ませてありますが、お申し出により未加工も可能です。その場合はお手数ですが別途メッセージください。
※3Dプリンタ出力パーツは、ホワイト系のPLA材のみです。また、4本組配線の色は選べません(もちろん機能に違いはありません)。

のサポーター

残り

2020年10月末までにお届け予定

100,000円(税込)

「雨量計をつくろう」工作教室の出張開催
「雨量計をつくろう」工作教室の出張開催

標準キット5セットと、工作道具のレンタル(最大20セット)と、講師費用を含みます。※旅費は別途必要です。
<標準キット>
・3Dプリンタによる部品(センサー設置済みの本体、転倒マス、金属棒、反射シール、アクリル製円筒、転倒マス調整用ネジ、土台用スポンジ、水量点検用シリンジ)×1セット
・電子工作部品(プリント基板×1、抵抗2種×1、可変抵抗×1、LED×1、4本組配線×1、コネクタ付電池ホルダー×1、CR2032電池×2、電源コネクタ×1)
・紙箱(出荷時期により色や形状が変わることがあります)×1 ※事前加工が済ませてありますが、お申し出により未加工も可能です。その場合はお手数ですが別途メッセージください。
※3Dプリンタ出力パーツは、ホワイト系のPLA材のみです。また、4本組配線の色は選べません(もちろん機能に違いはありません)。
<工作道具のレンタル>
・はんだセット(はんだこて、スタンド、はんだ、はんだとり、こて先クリーナー、延長コード、MDFボード)
・工作セット(ピンセット、ニッパー、油性ペン、メンディングテープ、ドライバー、プラスチックトレー)
<講師>
・2~3時間程度、原則1名を派遣、対象者属性により定員数は1~30程度、詳しくはご相談下さい。
<予約期間>
・プロジェクトへの支援募集終了から2020年12月31日まで
<工作教室の出張開催時期>
・プロジェクトへの支援募集終了から2021年3月31日まで
<予約方法>
・確認させていただきたい事項をメールした上で、電話連絡いたします。
※ネット環境やはんだづけ経験(地域により中学生の技術家庭科で経験)によっては、工具セット等を事前に発送した上でのオンライン開催も含めて柔軟に対応します。

のサポーター

残り

2020年10月末までにお届け予定

150,000円(税込)

【量産可】3Dプリンタ用のstlファイル&標準キット1セット 送料込み
【量産可】3Dプリンタ用のstlファイル&標準キット1セット 送料込み

※発送期限は10月ですが、9月発送予定で準備します。
<活用サポート>
以下3点を保存したCD-Rを同梱しますので、量産や改変にご活用ください。
(1)3Dプリンターで量産が可能なSTLファイル:FUSION360にて開発した3Dデータ。
(2)3Dプリンタ出力の手順や注意事項の紹介(PDF)
(3)その他の調達すべき部品リスト(PDF)
※3Dモデルの著作権は放棄しないため転売不可ですが、使用時の改変は自由です。

<標準キット>
・3Dプリンタによる部品(センサー設置済みの本体、転倒マス、金属棒、反射シール、アクリル製円筒、転倒マス調整用ネジ、土台用スポンジ、水量点検用シリンジ)×1セット
・電子工作部品(プリント基板×1、抵抗2種×1、可変抵抗×1、LED×1、4本組配線×1、コネクタ付電池ホルダー×1、CR2032電池×2、電源コネクタ×1)
・紙箱(出荷時期により色や形状が変わることがあります)×1
※事前加工が済ませてありますが、お申し出により未加工も可能です。その場合はお手数ですが別途メッセージください。
※3Dプリンタ出力パーツは、ホワイト系のPLA材のみです。また、4本組配線の色は選べません(もちろん機能に違いはありません)。
※写真は開発中のイメージとなります。

のサポーター

残り

2020年10月末までにお届け予定

「Makuake(マクアケ)」は、実行者の想いを応援購入によって実現するクラウドファンディングプラットフォームです。このページは、 スタートアップカテゴリの 「【雨量計をつくろう!】3Dプリンタによるキットで簡単電子工作!IoT化?」プロジェクト詳細ページです。

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