簡易式レーザー獣害対策装置

カメラやガルバノミラーを使うと、どうしてもコスト高になるので、安価な材料でレーザーを照射する簡易式レーザー獣害対策装置を作ってみました。電池で動作します。ESP32で制御しています。また、安価なステッピングモーターを使っています。ステップモーターの取付けを工夫することで部品点数を減らしています。

ケースは、バックルコンテナ BL-1.5
外寸:幅約21×奥行16.5×高さ9.5
に入れてあります。

ラインレーザーを上下に振る仕組みです。線を動かしているので、畑一面をカバーできます。動体センサーも内蔵していて、剛体を検知してレーザーを照射します。

センサーノードとも連携して、センサーノードが検知したら、レーザーを照射します。複数の簡易式レーザー獣害対策装置があれば、センサーノードからの通知で、全てのレーザーが照射されます。害獣が視線を向けた途端に、眩しい光に見舞われます。

カメラやガルバノミラーが付いていないので、狙い撃ちはできませんが、面照射でレーザーが害獣の目に入る確率を高くすることができます。


害獣から見ると、このように見えます。目の近くに来ると、かなり眩しいです。

こちらは、点発光レーザーを水平方向に振るタイプです。点が移動して線になります。ラインレーザーよりも強力ですが、害獣の目に当たる確率は低くなります。

中身は、この様になっています。RTCがあるので、WiFiが届かなくても動作します。内部の時計で、動作する時間になるまで、Deep Sleepします。

動きセンサに反応があれば、他の獣害対策装置にも通知します。外観の写真です。ホームセンターで売っている小さなBOXに入れてあります。

バッテリーは、充電式ニッケル水素電池単三6個を使っています。レーザー攻撃をしなければ、長い日数、持ちます。レーザー攻撃をし続けると、一晩で充電切れになります。ACアダプター5Vでも使えるようになっています。電源が使える場合には、ACアダプターを使うと、電池の交換がなくて便利です。

動作時のムービーです。ラインレーザーは3号機です。レーザーを振る方向が上下になっています。線を動かすのでレーザー照射領域は、面になります。

配置方法は、できるだけ複数の装置を使い、対角に配置します。これは、害獣がレーザーにお尻を向けても、反対側のレーザーから攻撃できるからです。

感知領域以外の場所には、SensorNodeを配置します。畑への侵入経路に配置するのが良いでしょう。


こちらの方は、レーザーが視線方向を向いた時だけ明るくなります。しかし、明るさはラインレーザーよりも強力です。

レーザー光線は、地上40cm程度の高さで、水平に照射するようにします。これは、鹿や猪の目の高さに合わせるためです。同時に、人間の目に入らないようにするためです。

複数台の装置があれば、どれかのセンサが反応すれば、全てのレーザーが発射されます。害獣の目に届く確率が高くなります。UDPとHTTPで通知できます。ブラウザからでもレーザー照射を命令できます。

もし、家の近くの畑に、WiFiが届いていなければ、無線LAN中継機を使うと電波が届くようになります。畑は、見通しが良いので、かなり遠くまで届くようになります。

鹿や猪は、夜行性なので、畑への侵入は深夜、早朝になります。獣害対策装置は、夜の9時から、朝の6時までしか動作しません。昼間は、畑で仕事をしていても安全です。

動作中は、IPを持っているので、pingに反応します。パソコンから、動作しているかどうかをチェックできます。

トレイルカメラとの連動も可能です。トレイルカメラの多くは、動物検出時に赤外線ライトを照射します。この赤外線ライトの信号を獣害対策装置に接続すれば、トレイルカメラの動作時にレーザーを照射できます。受動的なだけであったトレイルカメラの攻撃手段となり、害獣を追い払う状況を撮影できます。

 

 

 

Loboの作り方

レーザー式獣害対策装置 Lobo Jr.の作り方を説明します。Lobo Jr.は、シンプルな構成で、接近してきた害獣を検知して、レーザーモジュールをモーターで回転させながら、レーザー光線を照射します。夜行性の動物を追い払うものです。害獣の検出には、マイクロ波ドップラーセンサー(RCWL)を使っています。このセンサーは、5m〜7mの検出距離があり、害獣が草陰に隠れていても検出することができます。センサーの検出範囲を拡大するためのSensorNodeもあります。複数のSensorNodeを10m間隔で配置すれば、広い範囲で害獣の検出が可能になります。

材料

ESP32 NodeMCU
Steper Moter(Stepper 28BYJ)
コンデンサ
DC-DC
RCWL-0516
ボタン電池
RTC DS3231
マイクロスイッチ
アクリル板
バックルコンテナ BL-21
DCジャック
TBD62003APG
4.7kΩ カーボン抵抗
3.3V 三端子レギュレター
 5V ACアダプター
グリーンレーザー
アクリルサンデー
ハンダゴテ
ハンダ
カッターナイフ
ラジオペンチ
ニッパ
ドリル
配線材
ユニバーサル基板
ヘッダーピン
スペーサー
ビス類

角柱

注)レーザーを直視しないようにしてください。屋外では、1mW以上のパワーがあるレーザーが効果的です。

配線

配膳図に従って、配線していきます。

 

 

部品

三端子レギュレターは、レーザーに電源を供給するためのものです。INPUTに5Vを入れれば、OUTPUTから3.3Vがでてきます。

レーザードライバーには、TBD62003APGを使います。

7チャネルあり、各チャネル毎に500mA流せます。7チャネルを一つに束ねて並列で使用します。入力には、3.3Vを与えれば、出力がGNDにつがります。いわば、スイッチのような役割になります。

ステッピングモーターは、5個で1080円の格安ステッピングモーターを使います。このモーターには、ULN2003ドライバーボードが付いています。

モーターの根本のコードが切れやすいので、ホットメルトでコードとモーターを固めて使うのが良いでしょう。

マイクロスイッチは、モーターの原点だしのために使います。このマイクロスイッチは、常閉型(通常ON、押すとOFF)です。過電流が流れないように、4.7kΩをつないでおきます。

RTC(リアルタイム・クロック)は、時刻を保持するために使います。常時、WiFi接続できる環境では必要ありません。RTCは、I2Cインターフェースに接続します。I2Cインターフェースのクロックは、最大で100kHzです。少し低めの500kHzで使ったほうが、読み出しミスが少なくなります。

 

RTCのバッテリーは、充電可能なリチウム電池を使います。RTCにつながっている電源で充電されます。

ESP32は、ESP32-DevKitCが使いやすいですが、少々、値段が高いです。

より安価な ESP32 NodeMCUボードでも使えます。このボードの場合、プログラムを書き込むときに、右側のボタンを押す必要があります。ESP32-DevKitCの方は、ボタンを押す必要はありません。

RCWL-0516マイクロ波レーダーセンサーは、安価に入手できます。VINには4V以上必要なので、5Vを入れます。

レーザーは、高出力タイプのものがよいでしょう。ラインレーザーが適しています。グリーンレーザーが明るく見えます。国内では、入手しにくいので、ebayなどで購入します。様々な種類がありますが、小型のレーザーモジュールを選んでください。

532nm 50mw Green Line Laser Diode Module Brass 3-4.2V w/ Driver + Springならば、1736円で購入できます。

また、ポイントレーザーならば、50mw 532nm DIY Green beam Free Driver Brass Green Laser Dot Module New /Wで、191円で購入できます。

なお、ハイパワーのレーザーの使用は、各人の責任のもとで行ってください。

日本国内では、出力:1mW以下のものが販売されています。

こちらを使う方が安全です。

昇圧型DC-DCは、バッテリー駆動の場合には必要ですが、ACアダプターで5Vを供給する場合には不要です。

モーターの取付け方

ステッピングモーターの取付け方は、回転軸をアクリル板に開けた穴に差し込んで、モーター側を回転させます。モーターに、レーザーを取付けます。レーザーホルダーは、20mmのパイプホルダーを使います。両面テープで貼り付けておけばいいでしょう。

ラインレーザーを使う場合は、レーザーを上下に振るように取付けます。

 

ポイントレーザーを用いる場合には、レーザーを左右に振るように取付けます。

オプション

他には、オプションでソーラーパネルで昼間に充電することもできます。バッテリーには、バイク用のバッテリーを使うと良いでしょう。購入には、両方で約5000円ほどかかります。

ソーラーパネルによる電源フリー化の記事に詳しく書いています。

 

ESP32のプログラミングは、ArduinoのIDEを使います。ソースコードは、近日、Githubなどに公開予定です。実は、ハードウエアよりも、ソフトウエアの方が、開発は大変でした。

効果

2018年5月29日、Lobo Jrの後ろに、大きな鹿の足跡がありました。慌てて逃げたのだろうと思われます。害獣がLoboの背後に回らないように、壁際に設置するようにしましょう。

なお、本製作記事を参考にした制作物による事故などには、責任を持てません。各自の責任で行ってください。

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