番外編TTN：MKGWANでWH2801の降水量のとり方

Posted at 2025-10-08

Arduino MKR WANで雨量計をLoRaWAN化！自宅の降雨データをTTNで観測してみた話

はじめに

どうも、皆さん！
最近、家の周りでいきなり土砂降りになることが増えて、「うちの庭、今どれくらい雨降ってんだろ？」って気になること、ありませんか？

そこで思いついたのが、「自宅の降水量をリアルタイムで計測して、長距離無線でデータを飛ばせたら面白そう！」ということ。
せっかくなら、今話題の省電力長距離無線LoRaWANを使ってみたい！

というわけで今回は、Arduino公式のLoRaWANボード**「MKR WAN 1310」と、そこらで手に入る「雨量計」**を組み合わせて、降水量データをThe Things Network (TTN) に送信するまでの奮闘記をまとめてみました。

この記事が、これからLoRaWANで何か作ってみたいと思っているあなたの、最初の一歩を後押しできれば嬉しいです！ 🚀

今回作るシステムの全体像

こんな感じのシステムを目指します。

☔ 雨が降ると、転倒ます型の雨量計が「カタンッ」と倒れて信号を出す。
📟 我らがMKR WAN 1310が、その「カタンッ」を健気にカウント。
📡 数分おきに、カウントした数値をLoRaWANの電波に乗せて送信！
🌐 The Things Network (TTN) のゲートウェイがデータを受信し、クラウドへ送る。
💻 TTNの管理画面で、受信したデータを「降水量(mm)」に変換してニヤニヤ眺める。

冒険のパーティ（用意するもの） 🛠️

ハードウェア

Arduino MKR WAN 1310 (または1300)
- 安心と信頼のArduino公式ボード。LoRaWANの心臓部です。
- 付属のアンテナを絶対に接続するのを忘れないで！ これ、本当に大事。
転倒ます型雨量計
- よくあるウェザーステーションの部品です。仕組みは超シンプルで、「カタン」と倒れると一瞬だけ電気が流れるただのスイッチ。
Micro USBケーブル
- プログラムを書き込んだり、電源供給に使います。
ジャンパーワイヤー
- 雨量計とボードを繋ぐ命綱。

ソフトウェア & サービス

Arduino IDE
- 我らが城、開発の拠点です。ボードとライブラリの準備が必要（後で解説！）。
The Things Network (TTN) のアカウント
- 無料で使えるLoRaWANネットワークサーバー。これがないと始まりません。アカウントを作っておきましょう！
- The Things Network

さっそく作ってみよう！

Step 1: ハードウェアの接続（驚くほど簡単）

まずは、雨量計をMKR WANに接続します。
配線はめちゃくちゃシンプル！雨量計から出てる2本の線を、ボードにプスッと挿すだけ。

雨量計の片方の線 → MKR WAN の D1 ピン
雨量計のもう片方の線 → MKR WAN の GND ピン

（画像がない場合は、この行は削除してください）

たったこれだけ！電子工作が苦手な人でも安心ですね👍

Step 2: The Things Network (TTN) の設定（データの受け皿作り）

次に、データの受け皿となるTTNの設定をします。ここがLoRaWANプロジェクトの最初の山場かもしれません。でも大丈夫、一つずついきましょう。

TTNのコンソールにログインし、自分の住んでいる地域に近いリージョン（例: Europe 1など）を選びます。
"Go to applications" をクリックして、"+ Create application" で新しいアプリを作ります。名前は好きなものでOK。
作ったアプリの中で、"+ Register end device" をクリックして、今回の主役であるMKR WANを登録します。
"Enter registration data manually" を選び、以下の項目を入力します。
- Frequency plan: AS923-1 を選びましょう。（日本で使う周波数帯です）
- LoRaWAN version: MAC V1.0.2 を選択。
- Activation mode: Over-the-air activation (OTAA) を選択。
デバイスを登録すると、AppEUI と AppKey が自動で生成されます。この2つの呪文は後でArduinoのコードに書き込むので、どこかにメモしておきましょう📝

DevEUI は後でボード自身から取得するので、今は空っぽのままで大丈夫です。

Step 3: Arduino IDEの準備とプログラミング

いよいよコーディングの時間です！

準備

まずはArduino IDEに、MKR WANと会話するための準備をさせます。

ボード情報のインストール:
- IDEのメニューから「ツール」 > 「ボード」 > 「ボードマネージャ」を開きます。
- 検索窓に Arduino SAMD Boards と入力してインストール。
専用ライブラリのインストール:
- 「ツール」 > 「ライブラリを管理」を開きます。
- MKRWAN を検索してインストール。

コード

さあ、以下のコードをArduino IDEに貼り付けてください。MKRWANライブラリのおかげで、思ったよりスッキリ書けます。

Arduino

#include <MKRWAN.h>

// --- センサー設定 ---
const int RAIN_PIN = 1; // 雨量計はD1ピンに接続
volatile unsigned long tipCount = 0; // 雨の「カタン」を数えるカウンター

// ★★★ここが超重要！★★★
// あなたの雨量計が1回倒れると何mmの降雨量になるか、調べて書き換えてください。
// 製品の仕様書（データシート）に書いてあるはずです。
const float MM_PER_TIP = 0.2794; 

LoRaModem modem;

// --- TTNの呪文 ---
// Step2でTTNからコピーした値をここに貼り付け！
String appEui = "YOUR_APP_EUI";
String appKey = "YOUR_APP_KEY";

// 「カタン」を検知した瞬間に呼ばれる関数（割り込み処理）
void countPulse() {
  // チャタリング（物理的な振動による誤作動）防止のためのおまじない。
  // 短い間隔(200ミリ秒以内)での連続パルスは無視します。
  static unsigned long last_interrupt_time = 0;
  unsigned long interrupt_time = millis();
  if (interrupt_time - last_interrupt_time > 200) {
    tipCount++;
  }
  last_interrupt_time = interrupt_time;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  // シリアルモニタが開くまで待機
  while (!Serial);

  // 雨量計を接続したピンを、内部プルアップ付きの入力モードに設定
  pinMode(RAIN_PIN, INPUT_PULLUP);
  // D1ピンの電圧が下がった瞬間(FALLING)にcountPulse関数を呼び出す、という割り込みを設定
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(RAIN_PIN), countPulse, FALLING);

  // LoRaモデムを初期化
  if (!modem.begin(AS923)) {
    Serial.println("Failed to start module");
    while (1);
  };

  Serial.print("Your module version is: ");
  Serial.println(modem.version());
  // ★重要★ ここで表示されるDevEUIを、後でTTNにコピペします！
  Serial.print("Your device EUI is: ");
  Serial.println(modem.deviceEUI());

  // TTNへJoinリクエスト（「仲間に入れて！」とお願いする感じ）
  int connected = modem.joinOTAA(appEui, appKey);
  if (!connected) {
    Serial.println("Something went wrong; are you indoor? Move near a window and retry");
    while (1);
  }
  
  // 送信間隔を設定 (TTNのルールを守るため、ちょっと長めに)
  // 300000ミリ秒 = 5分
  modem.minPollInterval(300000); 
}

void loop() {
  Serial.println("よし、データを送る準備だ...");

  // 他の処理と衝突しないように、一瞬だけ割り込みを止めて安全に値を読み取る
  noInterrupts();
  unsigned long currentCount = tipCount;
  tipCount = 0; // 送信したらカウンターはゼロに戻す
  interrupts();
  
  // 送信するデータ（ペイロード）を作成
  byte payload[2];
  // カウント数を2バイトのデータに変換（最大65535カウントまでOK）
  payload[0] = (currentCount >> 8) & 0xFF; // 上位バイト
  payload[1] = currentCount & 0xFF;      // 下位バイト

  // データ送信！
  int err = modem.beginPacket();
  if (err > 0) {
    modem.write(payload, sizeof(payload));
    err = modem.endPacket(false); // falseは「返事はいらないよ(Unconfirmed)」という意味
    if (err > 0) {
      Serial.println("データ送信成功！");
    } else {
      Serial.println("あれ？データの送信に失敗したみたい...");
    }
  } else {
    Serial.println("パケットの準備に失敗しました。");
  }

  // 5分待機。この間に雨が降れば、tipCountはどんどん増えていきます。
  delay(300000); 
}

コードを貼り付けたら、appEui と appKey、そして一番大事な MM_PER_TIP の値を自分のものに書き換えるのを忘れずに！

Step 4: 動作確認と最後の仕上げ

MKR WANにアンテナを繋いで、PCにUSBで接続します。
Arduino IDEでコードを書き込みます。ドキドキ…。
シリアルモニタを開きましょう（通信速度は115200に設定）。
Your device EUI is: XXXXXXXXXXXXXXXX と表示されますね？このEUIをTTNのデバイス設定画面にコピペします。これがMKR WANの固有IDです。
すべてがうまくいけば、シリアルモニタに データ送信成功！ と表示されるはず。やった！🎉

Payload Formatterでデータを「翻訳」してもらおう

このままだと、TTNには 00 01 みたいな謎の16進数データが届くだけ。これじゃ人間には何のことかサッパリわかりません。
そこで、TTNのPayload Formatterという超便利な機能を使って、このデータを意味のある数値（降水量）に「翻訳」してもらいましょう。

TTNのアプリケーション画面で "Payload formatters" > "Uplink" を選択します。
Formatter type で Javascript を選び、以下のコードを貼り付けます。

JavaScript

function decodeUplink(input) {
  // ArduinoコードのMM_PER_TIPと同じ値にすること！
  var MM_PER_TIP = 0.2794; 
  
  // 2バイトのデータを1つの数値に戻す魔法
  var count = (input.bytes[0] << 8) | input.bytes[1];
  // 降水量を計算
  var rainfall = count * MM_PER_TIP;

  // 整形して返す
  return {
    data: {
      count: count,
      rainfall_mm: rainfall
    },
    warnings: [],
    errors: []
  };
}

これを設定しておくと、TTNの "Live data" 画面で rainfall_mm: 0.28 のように、計算済みの降水量が表示されるようになります。これが動いた瞬間は、ちょっと感動しますよ！

ハマりどころと先輩からのアドバイス

アンテナは絶対につなぐこと！
- これ、基本ですが意外と忘れがち。アンテナなしで送信すると、最悪モジュールが壊れることもあるのでマジで注意です。
MM_PER_TIP の値は命！
- この値が間違っていると、全くデタラメな降水量になってしまいます。お使いの雨量計の仕様書を穴が開くほど確認しましょう。
TTNのフェアユースポリシーを忘れずに
- TTNは無料で使える神サービスですが、「データを送りすぎないでね」というルールがあります。1日の送信時間やデータサイズに制限があるので、送信間隔は数分おきにするのがマナーです。

おわりに

無事に、自宅の雨量データをLoRaWANで飛ばすことができました！
これで、いつどれくらい雨が降ったのかが手軽に記録できます。このデータをグラフ化したり、一定量を超えたらLINEに通知したり…なんて夢も広がりますね。

今回は雨量計だけでしたが、これに風速計や温湿度センサーも追加して、自分だけの本格的なIoT気象台を作るのも面白そう。

皆さんもぜひ、LoRaWANを使ったIoT工作に挑戦してみてください！
最後まで読んでいただき、ありがとうございました！

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