ホームアメダス 多点観測システムを作る

投稿日 2022年01月04日

多点観測システム「ホームアメダス」の概念図
WiFiルーターは省略
WiFi搭載マイコンESPを使用

ホームアメダスと命名しましたが、自家内の多点観測システムのことです。WiFiを使用しているのでルーターまでの電波の届く範囲であれば家のどこでも設置できます。

作った動機は、最近燃料費が高騰してますので、家ののいろいろな場所の温度を観測して効率よく暖房しようというたくらみです。

多数の観測点を同じネットワーク上のPCやスマホから集中モニタ・管理できるシステムです。SDカードに記録し、グラフ表示も可能です。

観測点はWiFiが使えればなんでもよいのですが、手持ちの関係でESPマイコンのWROOM02を使用しています。観測点は温度や湿度、気圧、電圧など、搭載するセンサーを選べばなんでも観測できます。温度センサー、温湿度センサーは多種多様です。気圧センサーや照度センサー、UVセンサー、CO2センサー、距離センサーなどなど、最近は精度のよいものが安く手に入ります。

​各観測点は、一定のフォーマットのペイロードをUDPで10秒間隔で送信すれば、データの中身は何でもよいようにしてあります。

​観測点ID, XX.XX, XX.XX      7文字の観測点ID, VAL1 とVAL2

​今回は温湿度センサーにAHT25、AM2320、HDC1000を使ってみました。使ってみた感じではAHT25がもっとも精度がよく、あばれも少ないようです。IDはそれぞれAHT25_1, AM232_1, HDC10_1とし、VAL1で温度、VAL2で湿度を送っています。

​サーバーには同じWiFi内蔵のESPマイコン ESP32 WROVER-Eを使用しています。観測点に使用しているWROOM02よりもメモリサイズが大きく、サーバー等を構築するのに打ってつけです。サーバーはESP32のメモリ内に構成するので複雑なものはできませんが、観測点のデーターをモニタしたり、設定を変更したりするような単純なものは十分可能です。

​各観測点から送られてくるデータは10秒間隔ですが、それを6回に一度つまり1分間隔でSDカードに記録します。サーバーはNTPで日時を得て、SDカードに記録するときにデーターに追加します。このため、SDカードに記録されるデーターは以下のフォーマットとなります。

​YYYY/MM/DD_HH:MM:SS_観測点ID, XX.XX, XX.XX

​グラフはSDカードに記録されたデーターを読み込んできて描画しますが、このように日付、時刻を含んでいるので日時を指定した描画が可能です。

​SDカードの状態は「ログ管理」画面で見ることができます。今回は省略しますが、ファイルの削除、コピー、日付時刻指定のカット、ペーストなどを行えます。

​サーバーは掌に乗るような小型のマイコンですので、消費電力を気にせず24時間稼働させることができます。もちろんRaspberry Piを使えばより簡単に構築できますが、このくらいの用途であればESP32で十分です。

実装の様子
ブレッドボードを用いたバラック配線
上がサーバー(ESP32 WROVER-E使用)
下の三つが観測点(WROOM02を使用)​

サーバーの運用画面
観測地をリアルタイムに観測
観測開始(リセット後)からの最高値、最低値
上のメニューで、管理/グラフ、ログ管理、設定、使い方の画面に切り替える

LT455HUの特性

CENTER FREQ 455KHz

​帯域幅 約6KHz

管理画面
各観測点の設定ができる
観測点情報、補正値、グラフの描画色など

グラフは観測開始日時、サンプリング間隔などを指定して描く
上のグラフは2021/12/24の01:00から60分間隔で240サンプリングして描いたもの
一山は一日、センサーはAM2320、VAL1は温度、VAL2は湿度
グラフはquickchartで描いている

参考
トランジスタ技術 2016年9月号
トランジスタ技術 2017年3月号

(JF1VRR)