何をするの?
実習では,ESP32と呼ばれる小さいコンピューターにセンサーを接続し,2種類の化学分析を体験してもらいます.(写真は,2022年度開催の様子です)
2つの実習では,それぞれ別のセンサーを組み合わせて使います.今回は時間の都合上,ESP32にあらかじめセンサーを作動させるプログラムを書き込んだ状態にして渡しますので,組み立て作業から始めてもらいます.このプログラムは,パーソナルコンピューター上で設計し,USB接続して書き換えることができます.
実習1:電解質の溶解熱測定
物質が水に溶けるとき,ミクロに見ると,分子同士が解離(電解質の場合は電離)し,さらに水分子と結合(水和)する,という化学反応が起こっています.このときの温度変化を追跡して,この反応の反応熱(溶解熱)を求めてみましょう.溶解熱は溶解した時点で発生して溶液の温度を変化させますが,そのあと溶液は徐々に室温に戻ります.このような,時間変化を追跡するような測定では,自動測定の仕組みが必要です.観測データはWiFiで自分のスマートフォンに表示させます.
測定装置
写真は,実習1で使うために,ESP32とセンサー,電池を組み合わせたところです.中央の方眼状に穴が開いた白い基盤がブレッドボード,右上の横長の黒い基盤がESP32(ピンが刺さっています),左上に刺さっているのが温度計で,その先端部(写真右下)に温度を測定してデジタル化するセンサー「DS18B20」が埋められています.このように,全ての部品をブレッドボード上で組み立てます.
実習2:屋外における環境モニタリング
フィールド調査においても,遠隔地における継続的な環境モニタリングが欠かせません.このような場合も,コンピューターを使った自動測定装置が役立ちます.今回は温度・湿度・気圧を測定できるセンサー「BME280」を接続し,屋外で環境測定してみます.しかもこのデータをクラウドサービスに送信し,リアルタイムで可視化します.乾電池で動作しますので,無線通信が可能な場所であれば,「置くだけ」で観測データを自動的に送り続けてくれます.
クラウドにデータ送信・表示
実習2では得られたデータをクラウドサービス「Ambient」に送信します.このサービスを使うと,データをグラフにしてウェブブラウザ上に表示できるようになります.素晴らしい!
実習2で使うプログラムでは,「諸元/制限」を参考に,30秒に1回,データを送信するように設定しています.