ノーコードIoT開発 温湿度計の制作デモ


リアルタイム温湿度計を構築

Node-REDによる温湿度計の構築

図1 Node-REDのダッシュボードの設定によって,ゲージやグラフの表示を柔軟にカスタマイズできる.ラズベリー・パイ上でノーコードでリアルタイム温湿度計を構築可能.画像クリックで動画を見る.または記事を読む.[提供・著]後閑 哲也
詳細[VOD/Pi KIT]ラズパイ×Node-REDで作ろう!IoTアプリ開発入門

Node-REDは,視覚的なフロー編集によってIoTアプリケーションを開発できるノーコードツールです.ラズベリー・パイと組み合わせることで,I$^2$C通信対応のセンサを使用し,3秒ごとにデータを取得し,グラフ表示を行うリアルタイム温湿度計を作ることができます.

温湿度データの取得と処理

温湿度データの取得には,ラズベリー・パイのI$^2$Cインターフェースを有効化する必要があります.Node-REDには対応するノードが用意されており,特別な設定なしでデータを取得できます.フローの基本構成は以下のとおりです.

  1. Injectノードを用いて,3秒ごとのトリガを生成する
  2. センサノードを配置し,温湿度データを取得する
  3. Changeノードで,JSON形式のデータから温度・湿度の値を抽出する
  4. GaugeノードとChartノードを使用し,データをダッシュボードに表示する

温度データは直接取得できますが,湿度データはJSON内の特定のキーから抽出する必要があります.そのため,Changeノードを利用し,適切なデータを取り出します.

ダッシュボードの設定

Node-REDのダッシュボードを使用すると,グラフやメータを直感的に作成できます.具体的な設定項目は以下のとおりです.

  1. タブとグループの設定を行い,データを分類する
  2. Gaugeノードを使用して,温度・湿度をリアルタイム表示する
  3. Chartノードを設定し,時系列データをグラフ化する
  4. デプロイ後にレイアウト・エディタを使用し,表示の調整を行う

Gaugeノードの設定では,表示単位や値の範囲を適切に設定し,視認性を向上させます.Chartノードでは,時間軸のスケールやデータの色分けを行うことで,直感的なデータ把握が可能になります.

I$^2$C通信のしくみと活用

I$^2$C通信とは

I$^2$C(Inter-Integrated Circuit)は,データ・バス上に複数のデバイスを接続できるシリアル通信方式です.ラズベリー・パイのGPIOピンを介してセンサ・データを取得する際に広く使用されます.

I$^2$C通信の特徴

I$^2$C通信には以下の特徴があります.

  1. 2本の信号線(SCL:クロック,SDA:データ)で通信を行う
  2. マスタ(ラズベリー・パイ)とスレーブ(センサ)間の双方向通信が可能
  3. アドレス指定により,1つのバス上に複数のデバイスを接続できる
  4. 比較的低速(100kHzまたは400kHz)が一般的で,短距離通信向け

Node-REDでは,I$^2$Cノードを追加することで,センサ・データを簡単に取得できます.たとえば,DHT11などのセンサを接続すると,温湿度データをJSON形式で出力し,直接利用できます.

I$^2$C通信の応用

I$^2$C通信は,IoTデバイスのセンサ・データ取得だけでなく,液晶ディスプレイやEEPROMなどの制御にも利用されます.複数のデバイスを同時に扱えるため,温湿度計と気圧計を組み合わせた気象モニタリングシステムの構築も可能です.〈著:ZEPマガジン〉

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著者紹介

  • 1971年 東北大学 工学部卒 大手通信機メーカにて制御機器開発に従事
  • 1996年 ホームページ「電子工作の実験室」を開設
  • 2003年 有限会社マイクロチップ・デザインラボ設立 代表取締役 計測制御システムコンサルタント,書籍執筆 セミナ講師
  • 2012年 神奈川工科大学 工学部 客員教授

著書

  1. [VOD/KIT/Book/data]ラズパイPico W×ChatGPT APIで学ぶ 会話型IoTエッジ開発,ZEPエンジニアリング株式会社.
  2. [VOD/KIT]PICマイコン オールイン1日学習キット ,ZEPエンジニアリング株式会社.
  3. [VOD/Pi KIT]ラズベリー・パイで学ぶLinux&Pythonプログラミング超入門,ZEPエンジニアリング株式会社.
  4. [VOD/Pi KIT]ラズパイ×Node-REDで作ろう!IoTアプリ開発入門,ZEPエンジニアリング株式会社.
  5. 電子工作のための PIC16F1ファミリ活用ガイドブック,技術評論社.

参考文献

  1. [VOD/KIT]STM32マイコン&Wi-Fiモジュールで学ぶ C/C++プログラミング入門,ZEPエンジニアリング株式会社.
  2. [VOD/KIT]M5Stack Core2付き!ESP32で学ぶPython&Arduinoプログラミング入門,ZEPエンジニアリング株式会社.
  3. [VOD/KIT]STM32マイコン&Wi-Fiモジュールで学ぶ C/C++プログラミング入門,ZEPエンジニアリング株式会社.
  4. [VOD/KIT]M5Stackで一緒に作ろう!IoTセンシング・エッジ×クラウド連携システム開発[改訂版],ZEPエンジニアリング株式会社.
  5. [VOD/KIT]実習キットでできる!ラズパイPicoでマイコン入門,ZEPエンジニアリング株式会社.
  6. [VOD/KIT]LabVIEW×Arduino!初めてのパソコン計測&制御【改訂版】,ZEPエンジニアリング株式会社.