環境監視システム自作 子機 温湿度センサーユニット

温度・湿度をデジタルセンサーで測定し、小型無線モジュールTWE-Strong により設定したインターバル（現在の所5s前後）で親機に送信します。子機は複数設置するので混信を減らすため送信のインターバルを子機ごとに少しずつ変えています。
雨風が当たることも考慮して防水型のボックスに組み込みましたが、センサーが下面で外気と接触しているので、完全防水というわけには行きません。
電池無交換で半年以上動作し続けています。

１．回路図

子機　温湿度センサーユニット回路図

２．使用した各モジュールと設定

温湿度センサー

温湿度センサー　SHT21（Sensirion社）
　　SHT-21温湿度センサーモジュール（Strawberry Linux社）を使用
　　　特　徴　　一個ごと校正、低消費電力、長期安定性
　　　温　度　　分解能　14Bit 0.01℃
　　　　　　　　許容差 （0～60℃の間）±0.3℃　（-20～0、60～80℃）±0.5℃
　　　相対湿度　分解能　12Bit 0.04%RH
　　　　　　　　許容差 （20～80%RHの間）±2%　（それ以外）±3%
　　　出　力　　I2C

温湿度センサー SHT21 は少々高価ですが精度と分解能は良いようです。チップタイプで使いにくいので、あらかじめ小さい基板に実装されている Strawberry Linux社のモジュールを使用しました。ボックスの下側に穴を開けて外気に触れるように固定しました。

無線モジュール

TWEシリーズは、同様の機能を持つXBeeと比較して消費電力が格段に少ない特徴があります。素人が簡単に使える標準的なアプリも提供されており、ダウンロードして使用することができます。SHT21に対応した子機および親機用のアプリがありましたのでそのまま利用しました。

小型無線モジュール　TWE-001 Strong UFLアンテナタイプ（モノワイヤレス社）
　　半波長ダイポールアンテナ TWE-AN-P4208-100（モノワイヤレス社）を使用
　　アプリ（ファームウェア）を無線タグアプリの EndDevice に書き換え
　　　　Samp_Monitor_EndDevice_Input_JN5148_1_4_1.bin
　　　（Samp_Monitor_EndDevice_Input_JN5148_1_5_5.bin はうまく動作しない）
       書き込みは 自作ツール と jenprog.exe 使用
　　インタラクティブモードで設定変更
　　　　SHT-21対応に　スリープからのウェイクアップ 5000ms前後に

TWE-001 Strong は 2.54ｍｍピッチ変換基板 TWE-CARRIER001（モノワイヤレス社）を使って固定・接続しています。
アプリの書き換えやインタラクティブモードでの設定変更は、専用USBアダプターを接続して行います。TWE Liteの場合はUSBアダプターTWE-Lite Rがありますが、TWE-001 Strong 用が無いので私は次のように作りました。

TWE-Strong用USBアダプター

TWE Strong用USBアダプター回路図

アプリの書き変えはアプリとjenprog.exeを同一フォルダに入れ、コマンドプロンプトから実行しました。 jenprog.exe はモノワイヤレス社のHPよりダウンロードできます。

 例 c:> jenprog -t com4 Samp_Monitor_EndDevice_Input_JN5148_1_4_1.bin
　　　（com4はUSB-シリアル変換のポート番号ですので各PCの環境に合わせます）

私の環境によるアプリ書き変えの様子

次にインタラクティブモードに入って必要な設定を行います。Tera Termによる設定の様子を示します。

私の設定（例）

各モジュールの消費電流（規格値）は次のようになります。単三乾電池で半年以上は動作し続けています。

➀ SHT21：動作中 300μA、スリープ中 0.15μA
➁ TWE-001 Strong の無線タグアプリ子機モード：動作中 28mA、スリープ中 1.3μA

３．ボックス内の実装の様子

◆ ボックス：タカチ BCAP型 防水・防塵開閉式ＡＢＳプラボックス BCAP091207G
◆ プリント基板：基板加工機にて自作
◆ 半波長ダイポールアンテナ：TWE-AN-P4208-100 は、垂直偏波となるように接着固定

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