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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 Posted 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。
   image 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]
<- 抵抗68Ω -> 15番ピン(GPIO 22)
カソード <-------> 14番ピン(Ground)
<- 抵抗51Ω -> 12番ピン(GPIO 18)
<-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。
image

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

「<はい>」を選択する。
image

「<了解>」を選択する。
image

「<はい>」を選択する。
image

「<了解>」を選択する。
image

「<Finish>」を選択する。
image

「<はい>」を選択し、OSを再起動する。
image

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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