RPi TPH Monitor Rev1.1
Raspberry Pi用温湿度+赤外線 プログラマブルホームIoT拡張ボード
主な特徴
Raspberry Piに機能を追加！
この基板はRaspberry Piの40ピンコネクタに装着する拡張ボードです。 Raspberry Piに温度、湿度、気圧測定＆赤外線通信機能を追加できます。 「RPi TPH Monitor」という名前は温度 Temperature、気圧 Pressure、湿度 Humidityから命名しました。 Raspberry Pi 1 Model B+、Raspberry Pi 2 Model B、Raspberry Pi 3 Model B対応。 (動作確認はRaspberry Pi 3で行っています) Raspberry Pi 3 Model B純正ケース対応。
最大2チャンネル 温度、湿度、気圧センサー搭載可能
家電と連携できる赤外線送受信機能
LCDモニタ、スイッチインターフェース付き
パッケージ
| パッケージ | 内容 |
|---|---|
| 基板のみ | 基板のみとなり、搭載する部品やRaspberry Pi本体は付属しません。 |
| 組立キット | 基板および搭載する部品一式とBME280モジュール、接続ケーブルのセットになります。 (モジュールとケーブルはそれぞれ1つ) Raspberry Pi本体は付属しません。部品はご自身でハンダ付けしていただく必要が有ります。 |
部品表に複数の推奨型番があるものについてはいずれか1つが付属します。
組立例
Raspberry Pi 3純正ケースにて動作中の様子です。ケースの色に合わせて白色基板を採用しました。 BME280センサーとはケーブルでつないでいます。 Raspberry Pi本体の発熱の影響があるため、気温を測定する際はケーブル接続がおすすめです。
部品実装例(表面)です。赤外線受光ユニットは寝かせると広範囲から受信しやすくなります。 赤外線LEDはご使用の機器との位置関係に合わせて縦、横方向に傾けると通信しやすくなります。 2個搭載したことで、1個の場合と比べて通信範囲が格段に改善されます。
部品実装例(裏面)です。Raspberry Piと接続するP1コネクタは裏面に実装します。 Raspberry Pi 3純正ケースを使用する場合は、スペースの関係でC1, C2, C3, Q1 JP1, JP2を 裏面に実装してください。基板上の部品外形図は表面に実装する場合のものですので、 裏面実装の際はピンが反対にならないようにご注意ください。
同梱品はパッケージによって異なります。あらかじめご確認ください。
応用アプリケーション例
温度、湿度、気圧ロガー
ペットや植物のためのエアコンを自動制御して室温を管理するシステム
外出先から室内の温度チェック、帰宅前にエアコンをONするシステム
高温時にエアコンを自動でONする熱中症防止機能
就寝前にエアコンを自動でOFFする消し忘れ防止機能
これらの応用例を実現するプログラム、機器は付属しません。 ご自身で準備していただく必要があります。
ブロックダイアグラム
部品表
| 番号 | 推奨部品 | コメント |
|---|---|---|
| LCD1 | AQM0802A-RN-GBW | I2C接続のLCDディスプレイです。バックライト付きモデルは 取り付けられません。このLCDディスプレイを使用する際はドライブ能力が不足することがあるため、 リピータIC PCA9515(U1)を使用することを推奨します。 |
| IRM1 | IRM3638 / GP1UXC41QS | 赤外線受光ユニット。3.3V電源対応、38kHzの物をご使用下さい。 |
| U1 | PCA9515 (SOPパッケージ) | I2CバスリピータICです。ジャンパJP1, JP2で使用する、しないを切り替えられます。 AQM0802A-RN-GBWを搭載する場合は使用することを推奨します。使用する場合はJP1, JP2を オープンにしてください。使用しない場合はJP1, JP2をショートして下さい。 |
| P1 | 2x20pinソケット | Raspberry Piの40pinコネクタと接続するコネクタです。 |
| P2 | 1x4pinヘッダ/ソケット | センサーモジュール GY-BME280 を接続するためのコネクタです。 I2Cアドレスは0x76になります。同一アドレスになるのでP3と併用できません。 2チャンネルで使用する際はP4をご使用下さい。 モジュールご購入の際にピン配置が合っているかご確認下さい。(4pinでVcc, GND, SCL, SDAの順) |
| P3 | 1x6pinヘッダ/ソケット | センサーモジュール AE-BME280 を接続するためのコネクタです。 I2Cアドレスは0x76になります。同一アドレスになるのでP2と併用できません。 2チャンネルで使用する際はP4をご使用下さい。 AE-BME280側のジャンパは配線不要です。 |
| P4 | 1x6pinヘッダ/ソケット | センサーモジュール AE-BME280 を接続するためのコネクタです。 I2Cアドレスは0x77になります。 AE-BME280側のジャンパは配線不要です。 |
| JP1, JP2 | 1x2pinヘッダ | I2CバスリピータIC PCA9515(U1)の使用する、しないを切り替えるジャンパです。 AQM0802A-RN-GBWを搭載する場合は使用することを推奨します。使用する場合はJP1, JP2を オープンにしてください。使用しない場合はJP1, JP2をショートして下さい。 ショートするとRaspberryPiのI2Cバスから直接センサー(P2, P3, P4)とLCD1に接続されます。 |
| D1, D2 | TLN231 / OSI5FU5111C-40 | 赤外線送信LEDです。 |
| D3 | LED | 赤外線送信中を示すLEDです。赤外線LEDは電流が大きいので、設定ミスなどで常にON になっていると部品を痛める恐れがあります。このLEDが点灯し続けている場合は プログラムを終了して見直して下さい。 |
| D4, D5 | LED | GPIOから制御できるLEDです。High出力時にONになります。 |
| C1, C2 | 1uF | LCD1用コンデンサです。 |
| C3 | 47uF | 赤外線受光ユニットのコンデンサです。値はICのデータシートを参照してください。 |
| Q1, Q2 | 2SC2120 Y | 赤外線LED駆動用NPNトランジスタです。1個当たり250mA程度の電流が流れるので、 大電流に対応したものを推奨します。 |
| R1, R3 | 560 | Q1, Q2のベース電流用の抵抗です。 |
| R2, R5 | 10 (1W) | 赤外線LEDの電流制限用抵抗です。電流を多く流さないと送信距離が短くなるため、 10オームを推奨します。 |
| R4 | 47 | 赤外線受光ユニットの抵抗です。値はICのデータシートを参照してください。 |
| R6, R9, R10 | 200 | LED電流制限用抵抗です。VF 2V程度を想定しています。ご使用のLEDに応じて 値を決めてください。 |
| R7, R8 | 10k | I2CリピータU1 PCA9515を挟んだ先のI2Cバスのプルアップ抵抗です。 10kオームを推奨します。PCA9515を使用しない場合は、RaspberryPi内蔵のプルアップ抵抗が あるため不要です。 |
| R11, R12, R13 | 100 | タクトスイッチ入力のノイズ抑制用抵抗です。不要であればショートして下さい。 |
| SW1, SW2, SW3 | タクトスイッチ | ON時にGNDレベルが入力されます。OFF時に3.3Vになる様RaspberryPiでプルアップして下さい。 |
PCA9515オプション
| PCA9515 | JP1, JP2 | R7, R8 |
|---|---|---|
| 使用する | オープン | 必要 |
| 使用しない | ショート | 不要 |
サンプルプログラム
| プログラム | 環境 | 内容 |
|---|---|---|
| bme280i2c | Python3, C++ | P2, P3, P4に接続されたBME280からI2Cで温度、湿度、気圧を取得して表示する プログラムです。-lオプションでログをファイルに残すこともできます。 |
| infrared | C++ | 赤外線受信ユニットで受信したデータを表示し、さらに同じデータを赤外線LEDから 送信するプログラムです。お使いの機器の赤外線データ解析や、制御に使うことができます。 対応フォーマットはNECとAEHAのみとなります。 |
| lcd | Python3, C++ | LCDへの文字表示と、LED点灯、スイッチ入力をするプログラムです。 |
| lcd-gpio | C++ | 上記lcdサンプルプログラムの代替です。 部品の相性によっては、P2にGY-BME280センサーを接続した状態でLCDモジュールから ACKが戻らない現象が発生する場合があります。本サンプルはI2Cライブラリを使わずに 直接LCDへコマンドを送るため問題を回避できます。上記lcdサンプルが うまく動かない場合はご利用ください。 |
回路図、関連資料
注意事項
本製品または当サイトのサンプルプログラムを使用して発生した損害に対する補償は致しかねます。 当サイトの技術情報を読んでいただいた上で、ご自身の責任でご使用下さい。
P2, P3, P4に取り付けるセンサーモジュールは端子、向きがあっていることを確認して接続してください。 誤った向きや適合しないモジュールを取り付けた場合、部品を痛めるおそれがあります。