24章:無線式気象観測レコーダ実用タイプの試作

    作成2014.09.29

     無線式象観測レコーダ実用タイプの試作します!!

  1. 無線式気象観測レコーダ実用タイプ回路図
      無線式気象観測レコーダ実用タイプ回路図を以下に示します。

     気象観測用と冬季の温室の温湿度管理用の2台を想定して試作します。このため、ToCoStick(トコスティック)が1個、ZigBeeワイヤレスモジュール TWE−Liteが2個必要となります。
     LPS331使用 高精度大気圧センサーモジュールを使用します。詳細仕様は下記アドレスを参照します。
    http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-06679/
     デジタル温度・湿度センサーAM2321の詳細仕様は下記アドレスを参照します。
    http://www.ne.jp/asahi/shared/o-family/ElecRoom/AVRMCOM/AM2321/AM2321test.html
     EEPROM24FC256-I/Pの詳細仕様は下記アドレスを参照します。
    http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-03568/

    品名単価個数小計購入先
    USBドングル ToCoStick(トコスティック)298012980秋月電子通商
    ZigBeeワイヤレスモジュール TWE−Lite Dip−WA (半完成品セミキット)162023240秋月電子通商
    USBアダプター TWE−Lite R(トワイ・ライター)189011890秋月電子通商
    LPS331使用 高精度大気圧センサーモジュール(完成品)80021600秋月電子通商
    温湿度センサ モジュール AM232170021400秋月電子通商
    シリアルIスケアC EEPROM 24FC256−I/P902180秋月電子通商
    タクトスイッチ(黒色)10220秋月電子通商
    CdSセル(1MΩ)GL5528(4個入)25250秋月電子通商
    通過型フォトインタラプタ CNZ1023(ON1023)(10個入)30260秋月電子通商
    低損失CMOS三端子レギュレータ 3.3V150mA XC6202P332TB 2個入502100秋月電子通商
    電解コンデンサー47μF35V85℃(ルビコンPK)10220秋月電子通商
    アクリルケース SK−5802160秋月電子通商
    片面ガラス・ユニバーサル基板 Cタイプ めっき仕上げ (72x48mm) 日本製602120秋月電子通商
    ピンヘッダ 1×40 (40P)40140秋月電子通商
    分割ロングピンソケット 1x42 (42P)80180秋月電子通商
    熱収縮チューブ(スミチューブC) Φ1.5×0.2×1m50150秋月電子通商
    3mmプラネジ(12mm)+ナットセット(20個入)2001200秋月電子通商
    合計--12190-
     2セット合計金額はかなりの金額となります。


  2. 無線式気象観測レコーダ実用タイプ回路外観
    *電子回路が風雨にさらすと腐食による故障が発生するため、回路部分はケースに収納します。
    *センサー部は風雨があたるため、コネクターで交換可能とし、先端部は防水コートしました。

      無線式気象観測レコーダ実用タイプ回路外観を以下に示します。



  3. 無線式気象観測レコーダ実用タイププログラムのダウンロード
     完成プログラムは「40-24.zip」ファイルをダウンロードしてください。
    [40-24.zip]をダウンロードする。

     解凍するとフォルダー内に
    TweLite_No01
    TweLite_No02
    Win-PingPong
    フォルダーがあります。
    *\TweLite_No01\App_TweLite\Master\Build\App_TweLite_Master_JN5164_TOCOSTICK_1_6_5.binがToCoStick用です。
    *\TweLite_No01\App_TweLite\Master\Build\App_TweLite_Master_JN5164_1_6_5.binがNo1のTWE-Lite Dip用です。
    *\TweLite_No02\App_TweLite\Master\Build\App_TweLite_Master_JN5164_1_6_5.binがNo2のTWE-Lite Dip用です。

     Win-PingPongフォルダー内に
    Win-PingPong.exe(パソコン用実行プログラム)とソースファイルがあります。


  4. 基本操作方法
    (1)\TweLite_No01\App_TweLite\Master\Build\App_TweLite_Master_JN5164_1_6_5.binを無線マイコンTWE-Lite DIP _No1(トワイライト・ディップ_No1)に書込みます。
    (2)\App_TweLite\Master\Build\App_TweLite_Master_JN5164_TOCOSTICK_1_6_5.binをToCoStick(トコスティック)に書き込みます。(方法は7章:ToCoNet(トコネット)のソフトウエア開発環境(SDK) とPingPongの実行プログラムの書込みを参照願います。
    (3)ToCoStick(トコスティック)をパソコンに接続します。
    (4)「Win-PingPong.exe」をダブルクリックで起動します。
    (5)画面の左側を「COM8」にセットして、「Conect」ボタンを押します。

    (6)ToCoStick(トコスティック)の設定変更
    *ToCoStick(トコスティック)の定期パケット送信はじゃまですので設定変更(インタラクティブ)モードで禁止します。詳細の説明は
    http://tocos-wireless.com/jp/products/TWE-Lite-DIP/TWE-Lite-DIP-step3-interactive.html
    設定変更(インタラクティブ)モードを参照します。
    o: set Option Bits (0x00000020)を (0x00000022)に変更します。

    上の状態でS(保存)を送信すると設定変更完了です。

    (7)TWE-Lite R(トワイ・ライター)を外して、無線式象観測レコーダ実用タイプ_No1の電源をいれます。
    (8)ToCoStick(トコスティック)のリセットボタンは押せないにで、うまく動作しない場合はさし直しが必要となります。
    (9)コマンド0x81の状態通知が10分間隔で受信されます。
    (10)以下の画面となります。

    (11)無線式象観測レコーダ実用タイプ_No1の記録データを回収する場合、操作画面の「F7識別コード」が「01」に設定されていること確認して「F7機能」ボタンを押します。(無線式象観測レコーダ実用タイプ_No2の場合「02」を設定します。
    (12)「F7機能」ボタンを押すとしばらくして保存ファイルダイアログが表示され、保存場所とファイル名を指定して保存します。

    (15)保存したファイルにはタブ区切り、テキスト形式のデータが保存されます。
    *電源投入直後のNoOld(16進)=0の測定データは不安定であり、手動で削除が必要です。
    周期(16進)NoOld(16進)NoNew(16進)湿度(%)温度(℃)風力雨量照度(Lux)気圧(hPa)温度(℃)
    4B0012538.529001363.61009.229
    4B0022538.529001363.61009.229.1
    4B0032538.529001363.61009.229.1
    4B0042538.529001363.61009.229.1
    4B0052538.529001363.61009.229.1
    4B0062538.529001363.61009.229.1
    4B0072538.529001363.61009.329.2
    4B0082538.529001363.61009.229.2
    4B0092538.529001363.61009.229.2
    4B00A2538.529001363.61009.129.2
    4B00B2538.529001363.61009.229.2
    4B00C2538.529001363.61009.129.2
    4B00D2538.529001363.6100929.4
    4B00E2538.628.8003389.71008.528.9
    4B00F2540.828.2003389.71008.329.1
    4B00102540.328.5003389.71007.930.1
    4B00112541.229.7003294.41007.830.1
    4B00122538.829.7003203.61007.530.2
    4B00132538.429.9002955.11007.130.1
    4B00142538.529.8002807.1100729.2
    4B00152539.428.5002807.11006.129.4
    4B00162539.429002737.71005.929.3
    4B0017254128.90025461005.329.7
    4B00182542.228.80023761004.430.1
    4B00192542.628.8001029.31003.429.2
    4B001A2547.3280011141002.328
    4B001B2550.327.600888.51002.227.3
    4B001C2551.82700848.41002.326.7
    4B001D2554.826.300776.61002.326.3
    4B001E2555.525.900692.91002.226.1
    4B001F2555.925.800605.61002.425.9
    4B00202557.425.500483.91002.525.3
    4B00212559.225003621002.624.8
    4B00222559.924.600235.71002.724.4
    4B00232561.824.200119.71002.624.1
    ***以下は受信生データです。
    :78812A013F810035F2000003000CF71C83032A101B0D9E4B00000000250181012200000000062600802F03E971
    :78812A013F810035F2000007000CF71C83032A111B0DE24B00000000250181012200000000062600802F03E928
    :78812A013F810035F200000B000CF71D83032A111B0DE24B00000100250181012200000000062627133FC0E69E
    :78812A013F810035F200000F000CF81D83032A111B0DF24B00000100250181012200000000062627133FC0E689
    :78812A013F810035F2000013000CF81C83032A111B0DF24B00000200250181012200000000062696133FE7E6EF
    :78812A013F810035F2000017000CF81D83032A111B0DF24B00000200250181012200000000062696133FE7E6EA
    :78812A013F810035F200001B000CF81C83032A111B0DE24B00000300250181012200000000062687133FE0E60C
    :78812A013F810035F200001F000CF81C83032A111B0DE24B00000300250181012200000000062687133FE0E608
    :78812A013F810035F2000023000CF71C83032A111B0DE24B00000400250181012200000000062631133FEAE650
    :78812A013F810035F2000027000CF71D83032A111B0DD24B00000400250181012200000000062631133FEAE65B
    :78812A013F810035F200002B000CF71D83032A111B0DE24B00000500250181012200000000062612133FE6E669
    :78812A013F810035F200002F000CF71D83032A101B0E8E4B00000500250181012200000000062612133FE6E6B9
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    :78812A0139810035F2000187000CF81D83032A101B0DDD4B00000E00250182012000000000065204083F6EE674
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    :78812A013C810035F200019B000CF71D83032A111B0DD14B0000110025019C01290000000006513FFC3EC3E8BF
    :78812A013C810035F200019F000CF81D83032A111B0DD14B0000110025019C01290000000006513FFC3EC3E8BA
    :78812A013F810035F20001A3000CF81D83032A111B0DD04B000012002501840129000000000650A8F73EE1E84A
    :78812A013C810035F20001A7000CF81C83032A111B0DD04B000012002501840129000000000650A8F73EE1E84A
    :78812A0139810035F20001AB000CF81D83032A111B0DE04B00001300250180012B00000000064D44F23EB4E8D2
    :78812A013C810035F20001AF000CF81D83032A111B0DD04B00001300250180012B00000000064D44F23EB4E8DB
    :78812A0139810035F20001B3000CF71D83032A101B0DCD4B00001400250181012A00000000064BCDEF3EFFE611
    :78812A013F810035F200022B000CF71C83032A101B0D8C4B00001300250180012B00000000064D44F23EB4E8A2
    :78812A013F810035F200022F000CF71D83032A101B0D8C4B00001300250180012B00000000064D44F23EB4E89D
    :78812A013C810035F2000233000CF61D83032A101A0DBC4B00001400250181012A00000000064BCDEF3EFFE6A0
    :78812A013F810035F2000237000CF71C83032A101B0DDC4B00001400250181012A00000000064BCDEF3EFFE678
    :78812A0145810035F200023B000CF61C83032A101B0DDC4B0000150025018A011D00000000064B02E13E7BE7CE
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  5. 設定変更(インタラクティブ)モード)
    (1)9章:App_TweLiteの修正とWin-PingPongの修正と同様の操作が可能です。
    (2)「Send Dataテキストボックス」と「Send Data vbCrLf無し」ボタン、「Send Data vbCrLf有り」ボタンを使用します


  6. 「F7機能」ボタンによる無線式気象観測レコーダ実用タイプの基本操作
    (1)F4,5,6ディレイ(s)
    *1回の連続データ送信を8測定データ×2重送信=16データ送信に制限しています。F4,5,6ディレイ(s)はこのデータ送信が完了するまでの待ち時間(標準3s)を設定します。
    *この値を小さくするとデータ抜けが発生しやすくなり、大きくすると受信時間が長くなります。

    (2)F7識別コード
    *無線式象観測レコーダ実用タイプ_No1に対して「01」を設定し、無線式象観測レコーダ実用タイプ_No2「02」を設定します。
    *標準設定「01」となっていますが、無線式象観測レコーダ実用タイプ_No1かNo2かを確認する必要があります。

    (3)「F7機能」ボタン
    *(NoOld)から(NoNew-2)までの測定データを受信して、タブ区切りテキストファイルとして保存します。
    *実行後は(NoOld)=(NoNew-1)が設定されます。
    *データ収集の基本操作となります。(異常がなければ、この操作だけでデータ収集ができます。)


  7. 「F3機能」ボタンによる特殊操作
    (1)Send Datacテキストボックスにコマンドを入力し、「F3機能」ボタンを押すとコマンドが実行されます。

    (2)測定サイクル時間の変更
    *「0001AA014B00CCCCDDDD」→レコーダ_No1のサイクル時間を10分に設定します。
    *「0001AA024B00CCCCDDDD」→レコーダ_No2のサイクル時間を10分に設定します。
    *トータル文字数は変更できません。
    *0001→特に意味はありません。
    *AA→測定サイクル時間の変更と判定します。
    *01→レコーダ_No1と判定します。
    *4B00→16進数で1/32s刻みの整数です。(設定時間)となります。
    *CCCCDDDD→特に意味はありません。

    (3)読出し開始データNo変更
    *「0001CC010001CCCCDDDD」→レコーダ_No1の読出し開始データNo(=NoOld)を0001に設定します。
    *「0001CC020001CCCCDDDD」→レコーダ_No2の読出し開始データNo(=NoOld)を0001に設定します。
    *トータル文字数は変更できません。
    *0001→特に意味はありません。
    *CC→読出し開始データNo変更と判定します。
    *01→レコーダ_No1と判定します。
    *0001→読出し開始データNo(=NoOld)を0001に設定します。
    *CCCCDDDD→特に意味はありません

    (4)カウンタリセット
    *「0001DD01BBBBCCCCDDDD」→レコーダ_No1のカウンタリセット(リセット時と同条件)
    *「0001DD02BBBBCCCCDDDD」→レコーダ_No2のカウンタリセット(リセット時と同条件)
    *トータル文字数は変更できません。
    *0001→特に意味はありません。
    *DD→カウンタリセットと判定します。
    *01→レコーダ_No1と判定します。
    *BBBBCCCCDDDD→特に意味はありません

    (5)測定No(=NoNew)の変更
    *「0001EE01000ACCCCDDDD」→レコーダ_No1の測定データNo(=NoNew)を000Aに設定します。
    *「0001EE02000ACCCCDDDD」→レコーダ_No2の測定データNo(=NoNew)を000Aに設定します。
    *トータル文字数は変更できません。
    *0001→特に意味はありません。
    *EE→測定No(=NoNew)の変更と判定します。
    *01→レコーダ_No1と判定します。
    *000A→測定No(=NoNew)を000Aに設定します。
    *CCCCDDDD→特に意味はありません
    *この機能は停電トラブル等の非常用で通常使用しません。

    (6)カウンタを遅延
    *「0001FA01BBBBCCCCDDDD」→レコーダ_No1のカウンタを測定終了後に設定して、測定開始を遅延します。
    *「0001FA02BBBBCCCCDDDD」→レコーダ_No2のカウンタを測定終了後に設定して、測定開始を遅延します。
    *トータル文字数は変更できません。
    *0001→特に意味はありません。
    *FA→カウンタを遅延と判定します。
    *01→レコーダ_No1と判定します。
    *BBBBCCCCDDDD→特に意味はありません
    *この機能は測定開始タイミング調整に使用します。

    (7)カウンタを進める
    *「0001FB01BBBBCCCCDDDD」→レコーダ_No1のカウンタを測定直前に設定して、測定開始を早めます。
    *「0001FB02BBBBCCCCDDDD」→レコーダ_No2のカウンタを測定直前に設定して、測定開始を早めます。
    *トータル文字数は変更できません。
    *0001→特に意味はありません。
    *FB→カウンタを進めると判定します。
    *01→レコーダ_No1と判定します。
    *BBBBCCCCDDDD→特に意味はありません
    *この機能は測定開始タイミング調整に使用します。

     以上の機能を使用すると、測定タイミングの調整や測定データの受信調整が容易にできます。(コマンド入力はコピー・ペーストを使用します。)


  8. App_TweLiteプログラムの変更箇所
    (1)主にデバッグ時の表示を削除しました。
    (2)変更箇所には//***変更9を記載しました。
    (3)詳細はソースを参照願います。


  9. 気象観測の問題点
    (1)パソコンがデスクトップ型のため、USB接続方式ですと日々の測定データ回収作業が面倒です。
    (2)センサーを風雨から保護する目的で容器にいれると外気の条件とずれが生じる。
    (3)電子部品・配線を風雨にさらすと腐食により断線等の故障が発生する。
    (4)センサー(照度等)は経時劣化する。
    (5)湿度センサーは特に故障しやすい。
    (6)雨量計がうまく動作しない。
    (7)照度センサーの特性バラツキが大きい。


  10. 結果の検討
    (1)回路基板はかなりシンプルで小型になりました。
    (2)アンテナ線は長く伸ばした方が、通信が安定するため長く伸ばしました。
    (3)無線式の操作性はかなり良好で測定データ回収作業が楽になりそうです。
    (4)無線式気象観測レコーダ_No1は2014年9月29日以降使用します。
    (5)無線式気象観測レコーダ_No2は冬季の温室管理に使用予定です。




25章:HC-SR04 超音波距離センサーモジュールに行く。

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