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　気温・湿度・気圧測定 のページ　JR高槻駅近郊　
直近３日間の測定データ　＜センサ交換中につきストップしています＞

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　JR高槻駅近郊の気温、湿度、気圧を測定しています。
　気温、湿度から不快指数も計算しています。
　（不快指数は65〜75を快適の目安としています）

　920MHz無線モジュールにセンサを接続し、
　１秒毎にデータを送信しています。
　（通信が自前なのでトラフィックが増えても安心）

　消費電流が比較的少ないので単三電池２本で
　動作させています。（平均：350uA程度）
　（920MHzでも低消費電流動作が可能）

　受信データは、Node-REDでそれぞれに分割して
　グラフ表示させています。

※ベースがRaspberryPiのため、接続が増えると処理が遅くなったり、メンテナンスで止まる場合もあります

※直射日光が当たった場合など正確な値にならないときはご容赦ください


　送信側
 内部構成
  　　
送信側外観　　　　　　　　　　内部基板
　　　　　　　　　　　　　　　（DC/DCは下基板）
 
ケース組み入れ時

　　・WCU-C13u　920MHz無線モジュールSMAコネクタ付き
　　・BME280　　　温湿度・気圧センサ　（SPI接続）
　　・電池　　　　　単三電池×2本
　　・電源回路　　昇圧DC/DC　3V

　　920MHz帯の設定
　　出力：20mW　通信スピード：50kbps　チャネル：24〜38ch内

　　屋外の設置を考えて、通気ができるようなケースを100均、ホームセンターの部材で作りました。
　　小型のコーンを重ねていますが、上のコーンはそのままで、下側は頂上部分を切って
　　電池、基板、アンテナを入れています。
　　コーン間のスペーサーは、φ5の樹脂パイプとφ3の丸棒で作りました。
　　つり下げタイプにしたのでアンテナは下向きにしています。

　　ハード的には、無線モジュール、センサ、電池、DC/DCのシンプルな構成となっています。
　　電池電圧が低下しても使用できるように、DC/DCは低消費の昇圧タイプにしました。
　　電池電圧は、無線モジュール内のA/Dで読み取って送信しています。

　　温湿度・気圧センサは、手元にあったBOSCHのBME280を使用しました。
　　BME280は、I2C及びSPI接続ができますが、スピードが速く無難なSPIにしています。
　　SPI接続のため、WCU-C13u側のプログラムはBME280用にカスタマイズしました。
　　（アナログ電圧出力センサの場合は、標準のプログラムで周期送信できます）

　　各センサの補正計算は無線モジュール内で行っています。
　　基本的にスリープしていて、１秒毎に起動しセンシング、演算を行い送信します。
　　10Ω抵抗を直列に入れて測定した電流波形を示します。（DC/DC無し　3.3V）

　　　20mW　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　20mW
　　　　
　　　　　10mA/div　　　5ms/div　　　　　　　　　　　　10mA/div　　　200ms/div

　　スリープから起動後、センサを駆動させてデータを読取り、キャリアセンスして送信します。
　　一連の動作時間は13ms程度となっており、送信はその内の5msほどです。（最大値部分）
　　周期は1秒（1000ms）なので、スリープの時間が大半を占めています。
　　（スリープ時に小さいヒゲが出ているのは、内蔵のDC/DCが不定期に動作しているためです）

　　送信時の電流は40mA程になりますが、これは送信出力が20mWの場合です。
　　送信出力を10mW、1mWにした場合の波形は下のようになります。

　　　10mW　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1mW
　　　　
　　　　　10mA/div　　　5ms/div　　　　　　　　　　　　10mA/div　　　5ms/div

　　20mWと比較して送信時の電流がかなり下がっています。
　　10mWで23mA程度、1mWで11mA程です。

　　20mW時、無線送信を含めて平均電流は350uA程なので、単三電池２本で半年以上は持つ計算です。
　　送信周期を１秒より長くしたり、上のように送信電力を20mWから下げると、さらに長時間駆動できます。
　　通信環境が良い場合など受信レベルが問題なければ出力を下げてもOKです。

　受信側
　　　　
　　　　　　　　　　　　構 成　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　外 観

　　・WCU-C13USB　920MHz無線モジュール
　　・Raspberry Pi3　コンピュータボード
　　・Node-RED　　　データ処理、数値/グラフ表示

　　無線モジュールにUSBコネクタ付きのWCU-C13USBを用い、
　　データ処理及び表示用のRaspberry Pi3に直接接続しています。

　　Raspberry Pi3は、OSにRaspberry Pi OS with desktopを入れました。
　　OSを最新にしてからNode-REDも最新版をインストールし、次のノードを追加しています。

　　・node-red-dashboard　　　　　　テキスト、グラフ表示用
　　・node-red-node-serialport　　　シリアル受信用
　　・node-red-contrib-ui-led　　　　受信LED表示用

　　Raspberry Pi OS with desktopですが、そのままでFTDI社のVCPが認識されて
　　Node-REDにも反映されました。

　　Raspberry Pi3は、標準のケースに入れると作成中の8月に80℃以上の警告が出たので
　　余っていたIntelのCPUファンをのせています。（5Vで駆動）
　　恐らく夏場以外は無くても良さそうです。
　　タスクマネージャで駆動状況見ると、CPU使用量1〜3%、メモリ217MB/923MBでした。

　　無線データは、気温、湿度、気圧、電池電圧の各データを送っています。
　　これらの受信したデータをNode-REDで分割してグラフ表示しています。
　　無線受信の様子を点滅表示するためにLEDのノードも追加しました。
　　気温、湿度から不快指数が計算できるので、こちらも表示させています。

　　データを１秒毎に受信して表示させていますが、グラフは間引いて１分毎にしています。
　　数値、グラフの表示はNode-REDのダッシュボードを使用しているため、
　　Raspberry Pi3をネット接続して外部から参照できるようにしています。
　　ホームページとネット環境が異なるので、リンク先のアドレスも違ったものになっています。

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