Moisture Sensor+ OLED(SSD1306) deepSleep mode, with Atmega328P

前回と同じ、esp8266+ MCU連携の作例となります。

#
周辺デバイス側は、下記を配線しています。
アナログ- 水分センサと、
OLED(SSD1306) display

省エネモードの、Deep Sleepで動作し、
モバイル電源から電力を供給しています。

# 配線
A0 : Moisture Sensor
A4/A5 : I2C OLED 0.96 inch display

# Driver
https://github.com/kuc-arc-f/makeKuc-sSerial-test8


# アナログ- 水分センサーのグラフ



# 関連の部品: mkuBoard-44
http://kuc-arc-f.com/make/?p=1070


# 関連のまとめ:  IoT な電子工作まとめ
http://knaka0209.blogspot.jp/2015/11/iot-matome.html

アナログ+OLED(SSD1306) 作例を追加しました。 mkuBoard-45

前回 投稿した。小型版の IoT 基板の作例編となります。

アナログは今回、１系統のみですが。
周辺回路を作成し、
ミニブレ(mini-breadbord)半分を IoT基板。
半分を周辺デバイス(アナログ温度センサー+ OLED)のレイアウトとしています。
*) 基板側は、少し大きくて はみ出してます。。

# Youtube

# 配線
A0 : Analog LM60BIZ センサー
A4/A5 : I2C OLED 0.96 inch display

# Schematic
https://github.com/kuc-arc-f/makeKuc-sSerial-test7/blob/master/Analog_OLED.pdf



# アナログ温度センサーのグラフ



# ドライバ
前回の[mkuBoard-44]作例と同じです。
http://knaka0209.blogspot.jp/2016/12/esp-wroom-02-29.html

=== Update: 2016/12/29 ===
DeepSleep版ドライバも追加しました。アナログ+ OLED(MCU連携版) モバイル電源使用
https://github.com/kuc-arc-f/makeKuc-sSerial-test7

==========================


# 関連の記事
少し小さめ。 アナログ最大4ピン 基板の試作してみました
http://knaka0209.blogspot.jp/2016/12/esp-wroom-02-31.html


# 参考の部品: mkuBoard-45
http://kuc-arc-f.com/make/?p=1144


# 関連のまとめ: IoT な電子工作まとめ
http://knaka0209.blogspot.jp/2015/11/iot-matome.html

少し小さめ。 アナログ最大4ピン 基板の試作してみました

基板外形寸法= 35×50mm の小型版の試作してみました。

前回の
WROOM-02を搭載し、
周辺デバイス制御用のAtmega328P-AU(arduino)も追加している。
[mkuBoard-44] と似ている仕様となりますが、
小型のデバイスに組み込み用途も意識したレイアウトにしてみました。

[ATmega側]
ADC : 最大 4本
デジタル:  8本
クロック周波数： 外部クロック 8MHz

# コントローラ間通信は、softWareSerial(UART)で可能としてます。


# 配置図


# ドライバ面では
コントローラ間通信(esp/ Atmega )　の関係は、mkuBoard-44
と同一ドライバで、動作する設計としています。


# 回路図- PDF
https://github.com/kuc-arc-f/mkuBoard-045-1Epub_pdf


# 参考の部品: mkuBoard-45
http://kuc-arc-f.com/make/?p=1144


# 関連のまとめ
IoT な電子工作まとめ
http://knaka0209.blogspot.jp/2015/11/iot-matome.html

SoftwareSerial受信、MQTT連動サンプル等を追加しました。 mkuBoard-44

SoftwareSerialの受信系 ドライバ (Atmega側)を追加しました。mkuBoard-44 対応

1) コントローラ間通信で、受信
2) MQTT+ SoftwareSerial
3) MQTT+ SoftwareSerial + OLED表示。


# Git
https://github.com/kuc-arc-f/makeKuc-sSerial-test6


# Youtube

# Schematic
https://github.com/kuc-arc-f/makeKuc-sSerial-test6/blob/master/mqtt_OLED.pdf





#参考の部品 : mkuBord-44 (ESP-WROOM-02 +MCU搭載)
http://kuc-arc-f.com/make/?p=1070

# 関連のまとめ

IoT な電子工作まとめ

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試作レビュー編。mkuBord-44

新しいIoT系ボードの試作が進んだ為、試作レビューしたいと思います。
作例は、アナログ+ OLED表示としてます。

#

WROOM-02を搭載し、

周辺デバイス制御用のAtmega328P-AU(arduino)も追加している。

マイコンボード的な使い方ができる機種となり

ドライバーは両方のコントローラに、UARTアダプターで書き込む必要があり

コントローラ間通信は、softWareSerial(UART)で可能としてます。

[ATmega側]
ADC : 最大 4本 
デジタル: 12本
クロック周波数： 外部クロック 8MHz

#作例
A0: Analog LM60BIZ センサー
A4/A5 :I2C OLED 0.96 inch display
に結線しています。




# アナログ温度センサーのグラフ


# ドライバ
https://github.com/kuc-arc-f/makeKuc-sSerial-test3

# 関連の部品

mkuBoard-44

http://kuc-arc-f.com/make/?p=1070

# 関連のまとめ

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OTA お試し編

ESP-WROOM-02 のOTA(Over The Air) WIFIでの無線 ドライバ書込み

モバイル等のDeep Sleep時に利用できない面で、
調査がおくれていましたOTA のお試しとなります。
結果的に、個体差はありそうですが、
下記の問題が解決できず、調査は継続したいと思います。

#　環境　( win7 で検証 )

Arduino IDE 1.6.11

ESP8266 Arduino core : 2.2.0

# 準備

python 2.7 が必要。

# 設定

*) 初回は UARTでの、OTA対応ドライバ書込みが必要です。

ボード： 通常の Generic ESP8266 Module

Flash Size: 1M(512 KSPIFFS) を選択しました。

ポート： ネットワークボードの下 (esp8266-chipID as IP [board name])

 *例) esp8266-chipID at 192.168.10.113 (Generic ESP8266 Module)

UART経由で、事前にOTA対応ドライバを書込み、

上記設定で、シリアルポート以外の[ネットワークポート]を選択し、書き込みます。

*) UART書込み後は、起動モードを通常モードに変更し再起動後、

Arduino IDEを再起動すると、ポート選択が可能になりました。

# 複数 OTAデバイスが存在した場合は、ネットワークポート
の下に、複数デバイスが表示されます。

# サンプルのスケッチ

 BasicOTA を使いました。

例の [ArduinoOTA] - [Basic OTA]

# テスト

問題発生、Lチカの点灯開始時間が不正に遅れたため、UART経由でログ確認したところ

約30秒、前後で強制停止( よく見るクラッシュと、再起動/setup()実行を繰り返す。 )

setup実行後のルータ接続が、2秒前後( Loop前の処理 )だった為、ログを監視していないと。

見逃すと想定されます。

*) 強制終了を繰り返しますが、再起動後動作はします。

# まとめ

書込み速度は速い点は良いと思います。開発時には、時間短縮は良いですね。

その他、

Deep Sleepで使用できない。(ドライバ書き込めない)

初回は利用できない為、UART経由での書込みが必須。

複数OTAが存在した場合、間違ってターゲット以外に書込む危険もありそうです。

セキュリティ的にも、第三者にリモート操作で 書き換えられる可能性が高くなる。

WROOM-02　の場合、上記の動作不安定。

# 関連のまとめ

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７セグ+ DHT11 搭載シールド、お試し編

前回の、UART接続での７セグ+ATmega328 に似た構成になります

温度湿度 DHT11センサーと、組み合わせて。
小型でesp8266シールド風な基板を、試作してみました。

センサー値取得機能と、クラウド送信に加えて
表示系は、LEDの７セグ４桁を搭載しています。
７セグの下側にホストMCU(ATmega328P)を配置し、
センサーの制御を行い、取得した値を７セグに表示。
Deep Sleepモードで 省電力化し、電池駆動もできるような仕様としています。

# 動画


#回路/ 配置
７セグの内側に、ICソケットを配置。その上に ATmega328P装着
しています。

# 温湿度のログ

# 概観、シールド組立て前

16番の Deep Sleep配線は、手ハンダでリード線を結線しています。

# ドライバ

https://github.com/kuc-arc-f/esp8266_UART_DHT_v1

# 回路図- EAGLE file (EAGLE 7.5)

https://github.com/kuc-arc-f/sevenSeg4_atmega_4C_pcb

# まとめ

7セグは、夜間などくらい部屋でＬＥＤの光で
文字が見えやすい為、ドット数は少ないですが
数値程度であれば、安価なモノクロ LCDより
はっきり見える感じはします。

電池連続稼動は、前回 アナログ温度センサ版で、
単三の３本で、104H 程でしたので
今回は４本でテストしたいと思います。 130%程度は稼動時間 伸びそうです。

# 関連のブログ

Deep Sleepで、7セグ+ LM60BIZ センサー、電池駆動

http://knaka0209.blogspot.jp/2016/09/esp-wroom-02-17.html

# 関連のまとめ

IoT な電子工作まとめ

http://knaka0209.blogspot.jp/2015/11/iot-matome.html

新着 リリース情報 [2016-10]

今月 １０月の、　IoT系部品 新着リリースのまとめ となります。
別記事の [野菜の栽培]で使用されている部品も含んでおります。
回路図等の設計情報は、オープンソース化で調整したいと思います。


# ESP-WROOM-02 モジュールS型 [MK-PKBN-032]
http://kuc-arc-f.com/make/?p=844




[販売ページ]
https://makekuc.stores.jp/items/57f3388a99c3cd4de10068ff


# ESP-WROOM-02 モジュールS型ソケット付 [MK-PKBN-038]
http://kuc-arc-f.com/make/?p=859


[販売ページ]
https://makekuc.stores.jp/items/57f3397f99c3cd809000780a


# ADC搭載シールド [MK-PKBN-036]
http://kuc-arc-f.com/make/?p=874




[販売ページ]
https://makekuc.stores.jp/items/57f33c4b41f8e8d00900694a

# DHT11 センサーシールド [MK-PKBN-035]
http://kuc-arc-f.com/make/?p=907



[販売ページ]
https://makekuc.stores.jp/items/57f33a8da458c0eeb7006b08


# 販売　ストアURLは、こちらになります。
https://makekuc.stores.jp/


# 関連のまとめ
IoT な電子工作まとめ
http://knaka0209.blogspot.jp/2015/11/iot-matome.html

野菜収穫できました。栽培を見守るIoT編

IoT活用編で、野菜を栽培してみました。
デバイス関連の内容は少なめとなっています。

前にブログ紹介していた、
ADC経由の水分センサ、温湿(天気情報)センサ等を活用し、
IoTでの、栽培状況のモニタ(主に土壌の水分量)を継続してみました。

9月の中旬ごろ、ベランダ野菜の選定調査、栽培の準備
を行い。種をまいた　[ベビーリーフ /サラダ小松菜]が
先日、一部収穫できましたので。ご報告です

# ベランダ野菜付近の、機器設置


*) 温室センサは、できるだけ野菜の近くの室内窓側( 通気性の良いところ )
でも、良いかと思います。

#　土壌の水分モニタ



# 参考にした野菜栽培系の記事　（感謝です）
http://ure.pia.co.jp/articles/-/26300?page=2

キッチンインテリアにもなる「ベビーリーフ」の育て方
https://nanapi.com/ja/26864

20日で収穫「ラディッシュ」の育て方
https://nanapi.com/ja/26965


# まとめ
自分のような、栽培の初心者にとっては、
モニタ値（数値）を参考にして、
水やり量の判定には参考にはなりました。
９月は、台風など悪天候の日が多く、生育不良の心配はありましたので
日照時間など気象状況に生育の影響がある点は実感できました。
良い天候が続くほうが収穫量は増える気はします。
上記のような IoTモニタ設備は、栽培する上で参考程度のレベルかもしれませんが
低価格等で入手しやすい条件であれば、１セット試してみるのも良いかもですね。

# 関連の部品

ESP-WROOM-02 モジュールS型 [MK-PKBN-032]
http://kuc-arc-f.com/make/?p=844

ADC搭載シールド [MK-PKBN-036]
http://kuc-arc-f.com/make/?p=874

DHT11 センサーシールド [MK-PKBN-035]
http://kuc-arc-f.com/make/?p=907



# 関連のまとめ
IoT な電子工作まとめ
http://knaka0209.blogspot.jp/2015/11/iot-matome.html

Deep Sleep 15分スリープ 連続稼動計測編

Deep Sleep稼動 15分間隔、連続稼動時間の計測
の内容となります。
前回の10分スリープと似ていますが、スリープ間隔が異なる
調査となります。

# 途中経過 2016/09/23 更新
連続稼動テスト 15日目 (約 324H) で、
稼動中です。

# 回路、充電池の本数(単三の３本)

前回のDeep Sleep編 10分スリープ 、安価品(100均さま) と同じ です。

=========  Update 2016/09/30 =====
# 途中経過 2016/09/30 更新
連続稼動テスト 22日目 (約 492 H) で、
稼動中です。


=========  Update 2016/10/02 =====
連続稼動テスト 24日目 (約 550 H)
で停止しました。

# 関連のページ

Deep Sleep 設定

http://knaka0209.blogspot.jp/2016/08/esp-wroom-02-13.html

# 関連のまとめ
IoT な電子工作まとめ
http://knaka0209.blogspot.jp/2015/11/iot-matome.html

Deep Sleepで、LCD AQM0806+LM60BIZセンサ

前回の　Deep Sleep版似た構成となります。

LCD AQM0806の表示機器を、実装し
省電力構成で、
LCD 基板側に、ホストMCU ATmega328を搭載して、
LM60BIZ 温度センサーと組み合わせています。

[ 動作 ]
表示機側：　24時間　稼動
 LCD+ LM60BIZ, をATmega328で制御
 UART経由で、センサ値を esp8266に送信
esp8266側：
 Deep Sleep 復帰、立ち上がりのUART受信処理で
 センサ値を受信、クラウド送信後、
 sleepします。

# 動画


# ドライバ
https://github.com/kuc-arc-f/LCD_AQM0806_LM60BIZ_v1

# 配線
ATmega- TX、esp8266 -RX結線。

LCD側は、前回のLCD 基板と似ています。
http://knaka0209.blogspot.jp/2016/06/LCD-BME280-1.html


# まとめ
小型のLCDは、省電力を期待していますが、
電池稼動テストは、別途計画したいと思います。

# 関連のページ
Deep Sleepで、7セグ+ LM60BIZ センサー、電池駆動
http://knaka0209.blogspot.jp/2016/09/esp-wroom-02-17.html

# 関連のまとめ
IoT な電子工作まとめ
http://knaka0209.blogspot.jp/2015/11/iot-matome.html

Moisture Sensor(Soil Humidity Hygrometer Sensor) お試し編。

アナログ 水分センサー試してみました。

#
esp8266で使えそうな。3V3で動作可能な３本足の水分センサーを
eBayで探して、購入してみました。
国内の通販ですと、500- 1000円程度の部品は、ありそうでしたが
海外品は安価品がありました。輸送は時間がかかりましたが
今回は約１４日程で 国内到着でした。

前回のI2C型ADC MCP3425経由で、制御したいと思います。

[仕様]
Supply voltage: 3.3V or 5V
Operating Current: less than 20mA

# 部品
Moisture Sensor
5Pcs Soil Humidity Hygrometer Sensor Module Moisture Detection For Arduino AVR



[価格]
5Pcs total : 2.79 USD
[送料込]
5Pcs total : 4.28 USD
１個当たり= 0.85 USD (約90円弱 )

# 活用編


ベランダ野菜( 二十日大根/ ラディッシュ )の土壌に
差し込んで、水分モニタ化してみました。
水やりの判定、時期をクラウド側画面数値で判定できれば。。
と考えて試してみます。






# 配線
ADC　前回を同じです。
S端子(SIG)は、ADCのVIN(+) に結線




前回と同じ電池駆動のesp8266基板を使い、
ミニブレ(Bread Bord)に、ADC搭載+ センサー配線
センサーまでの、電線は1m 程長めにカットし、
室内IoT機器から、ベランダ配置場所まで配線が伸ばせるように
しておきました。

# ドライバ
センサ信号ラインの入力電圧上限を、約2V( 2048mV )
とした。パーセント表示を出力仕様としています。
Deep Sleepは、900Sec スリープしています。



# まとめ
海外通販は、輸送に時間がかかり到着するか不安はありますが。
安価の部品調達できる手段としては、良いですね。

# 関連のページ
I2C ADC MCP3425で、アナログ入力編
http://knaka0209.blogspot.jp/2016/09/esp-wroom-02-16.html

# 関連のまとめ
IoT な電子工作まとめ
http://knaka0209.blogspot.jp/2015/11/iot-matome.html


=== Update 2016/09/24 ====
テスト用の電池、
エネループ　単三の４本準備しました。
連続稼動時間については、別途追記したいと思います。
*) 水分センサーの消費電力が大目の為、４本にしています。

# 連続稼動時間の消費電力測定 15分スリープ (最終)
=== Update 2016/09/29 ====
エネループ　単三の４本
103H (5日目)で停止、予想より伸びませんでした。。
*) １本当り= 25.75 H



[補足]
安価(１００均一)の３本で計測した場合、
64H, 1本当り= 21.33 H でしたので、エネループが稼動時間は長いですが
1本の稼動で比較すると、約２割程の伸びとなりました。
(25.75 / 21.33) * 100 = 120.7 %

*) 今回の電池の価格は、４倍弱 (４個= 1680円 )エネループは高額でしたので
　使い方によりますが、最大充電回数(耐久性)は別として
　コスパ的に、１００均(1個= 108円)は使えると見ています。
===================

5V DC/DCコンバータで、esp8266 電源供給

単三の充電池２本(2.4 V)以下で、esp8266を動作させる仕組み検討してみました。
結果として、
秋月さんの
[AE-XCL101C501BR-G /５Ｖ出力コイル一体型昇圧ＤＣＤＣコンバータ]
を組み込むと起動できました。
Deep Sleepと組み合わせて、利用 してみたいと思います。

[構成]
昇圧回路は、単三の３本の電池BOXに、２本電池をいれ
空きスペースに、昇圧回路を配置
電池配線は、修正して２本直列にして、
昇圧圧回路の入力側へ結線しています。
5V出力し、WIFI側のLDO で3V3 に降圧。

# 部品
５Ｖ出力コイル一体型昇圧ＤＣＤＣコンバータ
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-08619/

# 配線
秋月ページの資料と、ほぼ同じ
ユニバーサル基板を、幅13mm 程度にカットして
配線しましたが、基板が 小さくて時間かかりました。。




# まとめ
２本で駆動できると、電池代も安く。
安価な２本充電器も使えて１回でフル充電可能になり。
使える用途はありそうな改良としてますが、
連続稼動テスト等は、別途準備後、検討したいと思います。
３本、４本より電力が少ないので、稼動時間は大幅に下がると想定しています。


# 関連のまとめ
IoT な電子工作まとめ
http://knaka0209.blogspot.jp/2015/11/iot-matome.html


========== update 2016/09/23 ==========
#連続稼動テスト 電力測定 15分間隔
充電池２本、昇圧前 入力電圧= 約 2.4V

# 2016/09/23 更新
連続稼動テスト 7日目 (約 143H) で、
稼動中です。


========== update 2016/09/29 (最終) ==========
13 日目(約 291 H) で停止



*) 測定中の15分スリープ３本 610H 予想でしたので、2/3の400H
 程度を想定していましたが、100H程 短時間で停止となりました。
伸びない理由として、昇圧処理の電力 ロスを、想定しています。