RPi TPH Monitor Rev2.0/2.1/2.2

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

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。

Raspberry Piに機能を追加!

この製品は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/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

温度、湿度、気圧測定センサーを接続できます。センサーは高精度で、A/Dコンバーターを必要としない BME280に対応します。 最大2チャンネルの測定が可能で、例えば対象物と外気の温度などを同時にモニタリングできます。

端子配列は GY-BME280および AE-BME280に 対応していますが、ケーブルなどで端子配列を合わせれば他のI2C通信モジュールも ご使用いただけます。(例 : スイッチサイエンスBME280モジュール)

家電と連携できる赤外線送受信機能

赤外線送信機能によりエアコンやテレビなどの家電製品を制御できます。 赤外線LEDが1つだけだと向きが少しずれると通信できないことが多いですが、 縦/横方向2個搭載したことで、通信範囲が格段に改善されます。 赤外線受信機能もあるので、お使いの家電のリモコンのデータ解析や、 汎用リモコンを使ったリモート制御も実現できます。

LCDモニタ、スイッチインターフェース付き

Rasperry Pi単体でも運用できるよう、LCDモニタとタクトスイッチがついています。 測定した温度などをモニタに表示したり、スイッチから直接Raspberry Piを操作できます。

Revisionの違いについて

RPiTPH Monitor Rev1.1, Rev2.0, Rev2.1, Rev2.2に機能的な差はありません。 ソフトウェアも完全互換で動作します。 組立キットとして提供していたRev1.1の一部部品を表面実装タイプとして、 完成品の形にしたのがRev2.xになります。 Rev2.1でP4にセンサーモジュールを逆向きに挿した際の保護抵抗を追加しています。 Rev2.2でI2CバスをLCDとその他センサーで分離して、干渉の影響を改善しています。

パッケージ

パッケージ 内容
完成品
(購入) 公式通販
(購入) スイッチサイエンス
既に部品一式を基板に実装したものと、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。

外観

RPiTPH Monitor本体とBME280センサー、接続ケーブルがそれぞれ1個付属します。

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、ケーブルを使って気温を測定しています。 Raspberry Pi、ケース、電源ケーブルは付属しません。

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

使い方

BME280用コネクタP2、P3、P4

P2は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。 接続の際に向きが合っているかご確認下さい。(4pinでVcc, GND, SCL, SDAの順)

P3, P4は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P3が0x76、P4が0x77になります。P3は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。

LCD

基板上に搭載されているLCDとはI2Cで接続されており、スレーブアドレスは0x3Eです。 詳細な使い方はLCDのマニュアルをご参照下さい。

赤外線

GPIO13よりHighを出力すると赤外線LED(波長940nm)がONになります。 家電などにデータを送信する際は赤外線フォーマットに従ってください。

GPIO4より赤外線データが受信できます。38kHzは自動的に復調されます。入力は反転となり、データ受信中がLowになります。

LIRCを使って赤外線送受信をする応用例を公開しております。

汎用LED

GPIO5, 6よりHighを出力すると、LED黄、緑がそれぞれ点灯します。 ステータス表示などにお使いいただけます。

汎用スイッチ

GPIO22, 23, 24にスイッチが対応しています。スイッチを押すとLowが入力されます。 基板上にプルアップ抵抗は実装されていないため、Raspberry Pi側でプルアップ処理をしてください。

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
IRM1 GP1UXC41QS / TSOP38238 赤外線受光ユニット。3.3V電源、38kHz対応です。
U1 PCA9515 (SOPパッケージ) I2CバスリピータICです
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
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。
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。
D1, D2 赤外線LED 赤外線送信LEDです。
D3 LED赤 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黄, 緑 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。
Q1, Q2 BCW66GLT3G / 2SD1781K 赤外線LED駆動用NPNトランジスタです。送信時は1個当たり250mA程度のパルス電流が流れます。
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。
R4 47 赤外線受光ユニットの抵抗です。
R6, R9, R10 200 LED電流制限用抵抗です。
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
R11, R12, R13 100 タクトスイッチ入力のノイズ抑制用抵抗です。
R14 10k P4にセンサーを逆向きに挿してしまった時の保護抵抗です。
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。

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。この問題はRev2.2では解決しています。
LIRC - LIRCを使って赤外線送受信する応用例です

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。

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