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BluemixでIoT　温湿度、気圧を収集・蓄積・可視化＋LED制御その３

Last updated at 2016-04-11Posted at 2016-03-30

##０．はじめに
前回の続きです。今回は、センサとLEDをブレッドボードでRaspberry Piに接続します。簡単な動作確認までを範囲とします。

１．必要なもの（今回準備したもの）

項目	数量	メモ
ブレッドボード	1個	ブレッドボード BB-102
温度・湿度・気圧センサ	1個	BME280使用　温湿度・気圧センサ(AE-BME280)
ハンダごて	1個	電子工作用はんだこてセット(X-2000E)
はんだ	1個	高密度集積基板用はんだ
フルカラーLED	1個	RGBフルカラーLED(OSTA5131A)
ジャンパーワイヤ(固い)	1セット	ジャンパーワイヤ(EIC-J-L)
ジャンパーワイヤ(柔かい)	1セット	ジャンパーワイヤ（オス－メス）
抵抗 51Ω	1セット	カーボン抵抗(炭素皮膜抵抗)1/2W 51Ω(100本入)
抵抗 68Ω	1セット	カーボン抵抗(炭素皮膜抵抗)1/2W 68Ω(100本入)
抵抗 330Ω	1セット	カーボン抵抗(炭素皮膜抵抗)1/2W 330Ω(100本入)

##２．参考にさせていただいたところ
第39回「ラズベリーパイで温度・湿度・気圧をまとめて取得！AE-BME280でIC2通信」
https://github.com/karuru6225/bme280i2c(BME280 I2C用Node.jsソース)
[Raspberry Pi 2] フルカラーLチカ
 LED抵抗値計算

##３．センサ・LEDの準備
手順を書こうとしたところ、すでに記載されているサイトがありましたので、こちらを参照ください。

①BME280本体とピンヘッダをハンダ付けをする。
②BME280本体のジャンパ(J3)をハンダ付けをする。
　こちらのセンサは、通信方式が2種類（I2C、SPI)をサポートしています。
　今回はI2Cを使用します。その場合は、ジャンパ(J3)部分を接続する必要があるため、
　ハンダ付けが必要になります。
③フルカラーLED(OSTA5131A)に必要な抵抗値を求める。
●抵抗値を求める計算式
　(電源電圧[V] - 順方向電圧降下(VF)[V]) ÷ 順方向電流(IF)[A] = 抵抗値[Ω]

VFとIF条件をhttp://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02476/ より抽出
☆IF=20mA（標準電流は20mA以下と記載されている）
VF(IF=20mAを標準として算出されている)
☆赤のVF：2.0V
☆緑のVF：3.6V
☆青のVF：3.6V

☆電源電圧=3.3V(Raspberry PiのGPIOポートの電圧）

上記5つの☆条件を元に、計算する。
赤の抵抗：(3.3-2.0)/(20*(1/1000))=1.3/0.02=65Ω
緑の抵抗：(3.3-3.6) この時点でマイナスなので、抵抗なし
青の抵抗：(3.3-3.6) この時点でマイナスなので、抵抗なし

よって、赤だけ抵抗が65Ω必要となります。

※補足
LEDのページに記載されている20mAにおける各色の輝度を見ると、下記のように赤・緑・青の明るさがそろっていません。

◆輝度(IF=20mAにおける標準値）：
　・赤：2000mcd
　・緑：7000mcd
　・青：2500mcd

そのため、このまま実行すると、各色の明るさがバラバラになってしまうので、
緑に330Ω、青に51Ωをつけて、明るさを微調整しました。

##４．Raspberry Piとセンサ・LEDを接続
①BME280センサを接続する。

[AE-BME280]	結線	[ラズパイGPIO]
1番ピン(VDD)	<－－－－>	1番ピン(3.3v DC Power)
2番ピン(GND)	<－－－－>	6番ピン(Ground)
3番ピン(CSB)	未使用	N/A
4番ピン(SDI)	<－－－－>	3番ピン(SDA1,I2C)
5番ピン(SDO)	<－－－－>	6番ピン(Ground)
6番ピン(SCK)	<－－－－>	5番ピン(SCL1,I2C)

接続図は、前述のこちらを参照ください

②フルカラーLEDを接続する。
　　　　RGBフルカラーLED(OSTA5131A)の図
　●一番長い部分はカソード。
　●右側が赤色LED
　●左側が緑色LED
　●緑とカソードの間が青色LED

[OSTA5131A]	結線	[ラズパイGPIO]
赤	<－抵抗68Ω －>	15番ピン(GPIO 22)
カソード	<－－－－－－－>	14番ピン(Ground)
青	<－抵抗51Ω －>	12番ピン(GPIO 18)
緑	<－抵抗330Ω－>	16番ピン(GPIO 23)
##５．Raspberry Piの準備
①OSを最新状態にする。
次のコマンドを実行し、全て完了後に再起動する。

コマンド

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade -y
sudo apt-get dist-upgrade -y
sudo rpi-update

sudo reboot

②I2Cの設定を有効にする。

コマンド

sudo raspi-config

「8 Advanced Options Configure advanced settings」を選択する。

「A7 I2C Enable/Disable automatic loading」を選択する。

「<はい>」を選択する。

「<了解>」を選択する。

「<はい>」を選択する。

「<了解>」を選択する。

「<Ｆｉｎｉｓｈ>」を選択する。

「<はい>」を選択し、OSを再起動する。

③OS起動時にカーネルモジュールを自動的に読み込むために設定変更する。
/etc/modulesに、「i2c-dev」を追記する。

/etc/modules

・・・(略)
i2c-dev

設定変更後、sudo rebootコマンドにてOSを再起動する。

④I2C関連コマンドをインストールする。

インストールコマンド

sudo apt-get install i2c-tools

⑤確認用のpython-smbusをインストールする。

インストールコマンド

sudo apt-get install python-smbus

##５．BME280センサの動作確認
①センサが読み込めるかを確認する。

確認コマンド

sudo i2cdetect -y 1

次のメッセージが出力されていれば、正しく認識されています。

成功時のメッセージ

     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
50: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
70: -- -- -- -- -- -- 76 --

②サンプルプログラム(bme280_sample.py)を実行する。
こちらにも記載されていますが、スイッチサイエンスさんにてPython用のサンプルソースが公開されていますので、こちらをそのまま利用します。
bme280_sample.pyをダウンロードし、実行します。

サンプル実行コマンド

sudo python bme280_sample.py

実行結果(例)

temp : 28.18  ℃
pressure :  995.69 hPa
hum :  60.62 ％

##６．フルカラーLEDの動作確認
①赤、緑、青がそれぞれを1回ずつ点灯させるサンプルPythonソース(color.py)を作成する。

フルカラーLED点灯サンプルソース(color.py)

import RPi.GPIO as GPIO
import time

GPIO.setmode(GPIO.BCM)
GPIO.setup(22, GPIO.OUT)
GPIO.setup(23, GPIO.OUT)
GPIO.setup(18, GPIO.OUT)

for x in range(1):
   GPIO.output(22, GPIO.HIGH)
   time.sleep(1)
   GPIO.output(22, GPIO.LOW)
   time.sleep(1)

for x in range(1):
   GPIO.output(23, GPIO.HIGH)
   time.sleep(1)
   GPIO.output(23, GPIO.LOW)
   time.sleep(1)

for x in range(1):
   GPIO.output(18, GPIO.HIGH)
   time.sleep(1)
   GPIO.output(18, GPIO.LOW)
   time.sleep(1)

GPIO.cleanup()

②Pythonソースを実行する。

実行

sudo python color.py

赤　=> 緑 => 青の順でそれぞれ1秒ずつ点灯すれば、確認完了です。

以上で、BME280センサとLEDの確認は完了となります。

次回(その４）に続く。

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