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Arduinoでスマートな温湿度+気圧計を作ろう!

投稿日:2017年4月19日 更新日:

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Arduinoで生活に役立つものを作りたい。ありきたりなものではなく、自作ならではのちょっとリッチなものですよね!

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構想

生活に欠かせないものといえば空気ですよね。

四季が豊かな日本なら、楽しい温湿度計があっても良いのでは…
台風が来るならば気圧計があっても良いのでは…

Arduinoで温湿度+気圧計を製作したい!
I2Cの勉強もしたい!Arduinoとセンサーモジュールの通信はI2Cで頑張ろう!

 

準備するもの

  • Arduino Uno R3
  • BME280 センサーモジュール
  • キャラクタ液晶モジュール
  • LED(赤・黄・緑)
  • カーボン抵抗
  • コンデンサ、水晶など(※ATMEGA328Pで実装する場合)

Arduino Uno R3を使いました。互換品でも特に問題ないと思います。
肝心の温湿度と気圧を計測するセンサーですが、ボッシュ社のBME280というモジュールを使えば、温湿度、気圧計が1モジュールで計測できます!
液晶は8文字×2行の汎用モジュールです。

 

そもそもI2C通信ってどうやるの

I2C通信とは、組込み機器等で使用されているシリアル通信の一種です。

様々なセンサーで利用できるため、I2C通信の基礎を押さえておくと応用が可能です。
基本的には、電源、GNDの他にシリアルデータ(SDA)とシリアルクロック(SCL)を接続すればOKです。

 

設計方針・回路図

設計方針は以下の通り。

  1. 温度、湿度、気圧は液晶で常時表示したい。
  2. 不快指数を表したい。(夏は高湿度を検知、冬は乾燥を検知したい)
  3. 液晶を見なくてもわかるようにインジケータを設置したい。
  4. 台風が来る前に教えて欲しい。
  5. 自作するならカッコよくしたい。

 

温湿度気圧計配線図

fritzingで描いてみました。
これを見ながら半田付けしたので、たぶん合っていると思います…。間違っていたらすみません。

右下のLEDは、不快指数インジケータです。
温度・湿度から計算した不快指数によってLEDの光り方が変わります。

液晶には、センサーで取得した温度、湿度、気圧を表示します。

この後の実装では、Arduinoではなく、素のATMEGA328Pを使っています。
ATMEGA328PをArduinoとして使う方法は、後日アップします。

 

スケッチ

スケッチの一部(BME280からデータを取得する部分)は、スイッチサイエンスが公開しているサンプルを利用しています。(サンプルスケッチはこちら

サンプルスケッチの部分が多いため、ステップ数がそこそこありますが、中身は単純です。

setupでウェルカムメッセージを表示した後、ループ処理に入ります。
ループ処理では、センサーから取得した気温に応じて「夏」または「冬」の処理を行なっています。

インジケータ用LEDですが、赤と黄色がやたら明るすぎたので、PWM制御で明るさを調整しています。

また、センサーモジュールの校正を行なっています。個体によってTEMP_CALIBRATIONの値を調整して下さい。

各処理や条件については、ソースのコメントを見てもらえればわかると思います。

 

外観

温湿度+気圧計

部品はガラエポ基板に実装し、ケースはアクリル盤をカットしたものに穴を空けました。
密閉容器に入れてしまったらダメです。気温と湿度が測れなくなってしまいます。

センサー部の通気性を良くするために、スペーサーで高さを確保しています。

USBだと簡単に5Vがとれるので使いやすいです。
電源は、TVのUSBポートからとっています。リビングに設置していますが、テレビと連動して電源が入るので楽チン!

 

まとめ

温湿度計動作中

こちらが動作している模様。今のところ半年以上、不具合なく動作しています。

使ってみてわかったこととしては、センサーモジュールの値は正確ではない気がします。
だいたいこのへんかなーぐらいの精度です。(アナログの温湿度計と並べると差が大きい時がある。アナログが正しいのかは不明だが…)

それでもLEDインジケータは、そこそこ役に立ちます!!
冬は、乾燥によるインフルエンザ警報として役立ちます!!
夏は、台風が近づくとちゃんとLEDが全てチカチカします!!

いつも正確な値を指さなくてもいいんだよ!!適当でいいの!!
頑張って作ったものが毎日動いていることが嬉しい!!

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