Grove SEN5X オールインワン

note

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https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

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はじめに

Grove オールインワン環境センサー SEN54/SEN55 は、8種類のデータ信号出力を統合した Grove 環境センサーであり、高精度でのセンシングが可能で、最大10年間動作します。これは、HVAC（暖房、換気、空調）や長期間の空気質検出アプリケーション向けに設計されています。このウィキでは、Arduino および Raspberry Pi ツールを使用してこのセンサーを活用する方法を紹介します。

特徴

包括的な環境センシング機能：PM（粒子状物質）、VOC（揮発性有機化合物）、RH（相対湿度）、温度の5つの環境データ信号を連続的にセンシング可能
最大7/8種類のデータ信号に対応する1つのドライバ：IIC機能を通じて4種類のPMと4つの主要な環境信号を提供
すべてのデータ出力に1本のケーブル：センサーとシングルボード間で1本のGroveケーブルのみを必要とするGroveファミリーの簡素化された接続を実現
優れたセンシング精度：完全デジタル信号をキャリブレーションして出力
優れた動作寿命：最大10年間の高性能を維持
エッジでの展開に利用可能な3つのモード：低コストアプリケーション向けのアイドルモードとRHT/ガス専用測定モードを設定可能。測定モードはフル機能用

ハードウェア概要

初めての使用方法

Grove オールインワン環境センサー SEN54/SEN55 は、Grove シリーズの優れた特徴を受け継いでおり、Grove IIC インターフェースを通じて直接適用できます。

機器のインストール

Grove ケーブルを使用して Grove オールインワン環境センサー SEN54/SEN55 を接続します。

環境の準備

ここでは Arduino と Raspberry Pi を使用するため、モジュールをインストールされたシステム上で動作させる必要があります：

Arduino ライブラリ概要

tip

Arduino を初めて使用する場合は、Arduino の始め方を参照することを強くお勧めします。

Arduino を使用する際には、以下の2つのライブラリをインストールする必要があります：

arduino-i2c-sen5x（Grove オールインワン環境センサー SEN54/SEN55 の主な機能）
arduino-core（コアファイル / 依存関係）

機能

スケッチの開発を始める前に、ライブラリの利用可能な機能を確認しましょう。

Serial.begin(115200) —— アップロードプロセスが完了したら、ツールメニューからシリアルモニタまたはシリアルプロッタを開き、測定値を観察します。対応するウィンドウのボーレートを115200 baud に設定する必要があります。

インストール

ZIP ライブラリをダウンロードしたら、Arduino IDE を開き、スケッチ > ライブラリをインクルード > .ZIP ライブラリを追加 をクリックします。ダウンロードした ZIP ファイルを選択し、ライブラリが正しくインストールされると、通知ウィンドウに ライブラリがライブラリに追加されました と表示されます。これでライブラリが正常にインストールされたことを意味します。

Arduinoの例

ライブラリをインストールし、基本的な機能を理解したので、Groveオールインワン環境センサーSEN54/SEN55の動作を確認するためにいくつかの例を実行してみましょう。

ステップ1. ハードウェアの接続。

ステップ2. Arduinoソフトウェアをインストールする必要があります。

ステップ3. Arduinoアプリケーションを起動します。

デモ1 4種類のPMと4つの主要な環境信号を検知

このデモでは、4種類のPM（微粒子）、VOC（揮発性有機化合物）、RH（相対湿度）、Temp（温度）を検知し、モニターに表示します。これにより、モジュールが設置されている場所が健康的かどうかを確認できます。

必要な材料

Seeeduino V4.2	ベースシールド	SEN54/SEN55

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/*
 * I2C-Generator: 0.3.0
 * Yaml Version: 2.1.3
 * Template Version: 0.7.0-112-g190ecaa
 */
/*
 * Copyright (c) 2021, Sensirion AG
 * All rights reserved.
 *
 * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
 * modification, are permitted provided that the following conditions are met:
 *
 * * Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this
 *   list of conditions and the following disclaimer.
 *
 * * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice,
 *   this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
 *   and/or other materials provided with the distribution.
 *
 * * Neither the name of Sensirion AG nor the names of its
 *   contributors may be used to endorse or promote products derived from
 *   this software without specific prior written permission.
 *
 * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
 * AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
 * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
 * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT HOLDER OR CONTRIBUTORS BE
 * LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
 * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
 * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
 * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
 * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
 * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
 * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 */

#include <Arduino.h>
#include <SensirionI2CSen5x.h>
#include <Wire.h>

// 使用されるコマンドは最大48バイトを使用します。一部のArduinoではデフォルトのバッファ
// スペースが十分でない場合があります
#define MAXBUF_REQUIREMENT 48

#if (defined(I2C_BUFFER_LENGTH) &&                 \
     (I2C_BUFFER_LENGTH >= MAXBUF_REQUIREMENT)) || \
    (defined(BUFFER_LENGTH) && BUFFER_LENGTH >= MAXBUF_REQUIREMENT)
#define USE_PRODUCT_INFO
#endif

SensirionI2CSen5x sen5x;

void printModuleVersions() {
    uint16_t error;
    char errorMessage[256];

    unsigned char productName[32];
    uint8_t productNameSize = 32;

    error = sen5x.getProductName(productName, productNameSize);

    if (error) {
        Serial.print("getProductName()の実行中にエラーが発生しました: ");
        errorToString(error, errorMessage, 256);
        Serial.println(errorMessage);
    } else {
        Serial.print("製品名:");
        Serial.println((char*)productName);
    }

    uint8_t firmwareMajor;
    uint8_t firmwareMinor;
    bool firmwareDebug;
    uint8_t hardwareMajor;
    uint8_t hardwareMinor;
    uint8_t protocolMajor;
    uint8_t protocolMinor;

    error = sen5x.getVersion(firmwareMajor, firmwareMinor, firmwareDebug,
                             hardwareMajor, hardwareMinor, protocolMajor,
                             protocolMinor);
    if (error) {
        Serial.print("getVersion()の実行中にエラーが発生しました: ");
        errorToString(error, errorMessage, 256);
        Serial.println(errorMessage);
    } else {
        Serial.print("ファームウェア: ");
        Serial.print(firmwareMajor);
        Serial.print(".");
        Serial.print(firmwareMinor);
        Serial.print(", ");

        Serial.print("ハードウェア: ");
        Serial.print(hardwareMajor);
        Serial.print(".");
        Serial.println(hardwareMinor);
    }
}

void printSerialNumber() {
    uint16_t error;
    char errorMessage[256];
    unsigned char serialNumber[32];
    uint8_t serialNumberSize = 32;

    error = sen5x.getSerialNumber(serialNumber, serialNumberSize);
    if (error) {
        Serial.print("getSerialNumber()の実行中にエラーが発生しました: ");
        errorToString(error, errorMessage, 256);
        Serial.println(errorMessage);
    } else {
        Serial.print("シリアル番号:");
        Serial.println((char*)serialNumber);
    }
}

void setup() {

    Serial.begin(115200);
    while (!Serial) {
        delay(100);
    }

    Wire.begin();

    sen5x.begin(Wire);

    uint16_t error;
    char errorMessage[256];
    error = sen5x.deviceReset();
    if (error) {
        Serial.print("deviceReset()の実行中にエラーが発生しました: ");
        errorToString(error, errorMessage, 256);
        Serial.println(errorMessage);
    }

// i2cバッファが十分に大きい場合、SEN55モジュール情報を表示
#ifdef USE_PRODUCT_INFO
    printSerialNumber();
    printModuleVersions();
#endif

    // 温度オフセットを摂氏で設定
    // 注意: SEN54およびSEN55センサーでサポートされています
    // デフォルトでは、センサーからの温度と湿度の出力はモジュールの自己発熱に対して補正されています。
    // モジュールがデバイスに組み込まれている場合、温度補正は熱結合の変化や他のデバイス部品の自己発熱を
    // 組み込むために調整が必要になる場合があります。
    //
    // 最適な性能を達成するためのガイド、ならびに機械設計例への参照は、
    // www.sensirion.comのアプリケーションノート「SEN5x – Temperature Compensation Instruction」に記載されています。
    // 詳細な補正設定については、`setTemperatureOffsetParameters`、`setWarmStartParameter`、
    // `setRhtAccelerationMode`で使用される高度な補正設定に関するこれらのアプリケーションノートを参照してください。
    //
    // SENモジュールの自己発熱を超える追加の温度オフセットを考慮するためにtempOffsetを調整します。
    float tempOffset = 0.0;
    error = sen5x.setTemperatureOffsetSimple(tempOffset);
    if (error) {
        Serial.print("setTemperatureOffsetSimple()の実行中にエラーが発生しました: ");
        errorToString(error, errorMessage, 256);
        Serial.println(errorMessage);
    } else {
        Serial.print("温度オフセットが ");
        Serial.print(tempOffset);
        Serial.println(" 度に設定されました (SEN54/SEN55のみ)");
    }

    // 測定を開始
    error = sen5x.startMeasurement();
    if (error) {
        Serial.print("startMeasurement()の実行中にエラーが発生しました: ");
        errorToString(error, errorMessage, 256);
        Serial.println(errorMessage);
    }
}

void loop() {
    uint16_t error;
    char errorMessage[256];

    delay(1000);

    // 測定値を読み取る
    float massConcentrationPm1p0;
    float massConcentrationPm2p5;
    float massConcentrationPm4p0;
    float massConcentrationPm10p0;
    float ambientHumidity;
    float ambientTemperature;
    float vocIndex;
    float noxIndex;

    error = sen5x.readMeasuredValues(
        massConcentrationPm1p0, massConcentrationPm2p5, massConcentrationPm4p0,
        massConcentrationPm10p0, ambientHumidity, ambientTemperature, vocIndex,
        noxIndex);

    if (error) {
        Serial.print("readMeasuredValues()の実行中にエラーが発生しました: ");
        errorToString(error, errorMessage, 256);
        Serial.println(errorMessage);
    } else {
        Serial.print("MassConcentrationPm1p0:");
        Serial.print(massConcentrationPm1p0);
        Serial.print("\t");
        Serial.print("MassConcentrationPm2p5:");
        Serial.print(massConcentrationPm2p5);
        Serial.print("\t");
        Serial.print("MassConcentrationPm4p0:");
        Serial.print(massConcentrationPm4p0);
        Serial.print("\t");
        Serial.print("MassConcentrationPm10p0:");
        Serial.print(massConcentrationPm10p0);
        Serial.print("\t");
        Serial.print("AmbientHumidity:");
        if (isnan(ambientHumidity)) {
            Serial.print("n/a");
        } else {
            Serial.print(ambientHumidity);
        }
        Serial.print("\t");
        Serial.print("AmbientTemperature:");
        if (isnan(ambientTemperature)) {
            Serial.print("n/a");
        } else {
            Serial.print(ambientTemperature);
        }
        Serial.print("\t");
        Serial.print("VocIndex:");
        if (isnan(vocIndex)) {
            Serial.print("n/a");
        } else {
            Serial.print(vocIndex);
        }
        Serial.print("\t");
        Serial.print("NoxIndex:");
        if (isnan(noxIndex)) {
            Serial.println("n/a");
        } else {
            Serial.println(noxIndex);
        }
    }
}

結果

コードをアップロードした後、シリアルモニターを115200ボーのボーレートで開くと、8種類すべての信号が表示されるはずです。

Python パッケージ概要

tip

Raspberry Pi を初めて使用する場合は、Raspberry Pi の使い方を参照することを強くお勧めします。

このパッケージは SEN50、SEN54、SEN55 センサーをサポートしており、Raspberry Pi を使用して環境データを検出することができます。

機能

Raspberry Pi の例

ライブラリをインストールし、基本的な機能を理解したので、Grove-All-in-One 環境センサー SEN54/SEN55 の動作を確認するためにいくつかの例を実行してみましょう。

ステップ 1. ハードウェア接続。

ステップ 2. Raspberry Pi OS を Raspberry Pi にインストールする。

ステップ 3. raspi-config で I2C インターフェースを有効にする。

ステップ 4. 上記のように Sensirion Github ページからドライバーをダウンロードし、.zip を Raspberry Pi に解凍します。

デモ 1 Raspberry Pi で機能例を適用する

このデモでは、周辺の環境データを検知することができます。

必要な材料



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ドライバーをコンパイルします：

ステップ 1. ターミナルを開きます。

ステップ 2. ドライバーのディレクトリに移動します。例: cd ~/raspberry-pi-i2c-sen5x。

ステップ 3. make コマンドを実行してドライバーをコンパイルします。

ステップ 4. ドライバーをコンパイルしたのと同じディレクトリで ./sen5x_i2c_example_usage を実行します。

//sen5x_i2c_example_usage.c


/*
 * I2C-Generator: 0.3.0
 * Yaml Version: 2.1.3
 * Template Version: 0.7.0-109-gb259776
 */
/*
 * Copyright (c) 2021, Sensirion AG
 * All rights reserved.
 *
 * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
 * modification, are permitted provided that the following conditions are met:
 *
 * * Redistributions of source code must retain the above copyright notice, this
 *   list of conditions and the following disclaimer.
 *
 * * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice,
 *   this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
 *   and/or other materials provided with the distribution.
 *
 * * Neither the name of Sensirion AG nor the names of its
 *   contributors may be used to endorse or promote products derived from
 *   this software without specific prior written permission.
 *
 * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
 * AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
 * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
 * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT HOLDER OR CONTRIBUTORS BE
 * LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
 * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
 * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
 * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
 * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
 * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
 * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
 */

#include <math.h>   // NAN
#include <stdio.h>  // printf

#include "sen5x_i2c.h"
#include "sensirion_common.h"
#include "sensirion_i2c_hal.h"

/*
 * TO USE CONSOLE OUTPUT (PRINTF) YOU MAY NEED TO ADAPT THE INCLUDE ABOVE OR
 * DEFINE IT ACCORDING TO YOUR PLATFORM:
 * #define printf(...)
 */

int main(void) {
    int16_t error = 0;

    sensirion_i2c_hal_init();

    error = sen5x_device_reset();
    if (error) {
        printf("Error executing sen5x_device_reset(): %i\n", error);
    }

    unsigned char serial_number[32];
    uint8_t serial_number_size = 32;
    error = sen5x_get_serial_number(serial_number, serial_number_size);
    if (error) {
        printf("Error executing sen5x_get_serial_number(): %i\n", error);
    } else {
        printf("Serial number: %s\n", serial_number);
    }

    unsigned char product_name[32];
    uint8_t product_name_size = 32;
    error = sen5x_get_product_name(product_name, product_name_size);
    if (error) {
        printf("Error executing sen5x_get_product_name(): %i\n", error);
    } else {
        printf("Product name: %s\n", product_name);
    }

    uint8_t firmware_major;
    uint8_t firmware_minor;
    bool firmware_debug;
    uint8_t hardware_major;
    uint8_t hardware_minor;
    uint8_t protocol_major;
    uint8_t protocol_minor;
    error = sen5x_get_version(&firmware_major, &firmware_minor, &firmware_debug,
                              &hardware_major, &hardware_minor, &protocol_major,
                              &protocol_minor);
    if (error) {
        printf("Error executing sen5x_get_version(): %i\n", error);
    } else {
        printf("Firmware: %u.%u, Hardware: %u.%u\n", firmware_major,
               firmware_minor, hardware_major, hardware_minor);
    }

    // 温度オフセットを摂氏で設定
    // 注意: SEN54 および SEN55 センサーでサポートされています
    // デフォルトでは、センサーからの温度と湿度の出力は
    // モジュールの自己発熱に対して補正されています。
    // モジュールがデバイスに組み込まれている場合、
    // 温度補正は他のデバイスコンポーネントの熱結合と自己発熱の変化を
    // 組み込むために調整する必要があるかもしれません。
    //
    // 最適な性能を達成するためのガイド、機械設計例への参照を含む
    // アプリケーションノート「SEN5x – 温度補正指示書」は
    // www.sensirion.com にあります。
    // `sen5x_set_temperature_offset_parameters`、
    // `sen5x_set_warm_start_parameter` および `sen5x_set_rht_acceleration_mode` で
    // 使用される高度な補正設定に関する詳細情報については、
    // これらのアプリケーションノートを参照してください。
    //
    // SEN モジュールの自己発熱を超える追加の温度オフセットを考慮して
    // temp_offset を調整します。
    float temp_offset = 0.0f;
    error = sen5x_set_temperature_offset_simple(temp_offset);
    if (error) {
        printf("Error executing sen5x_set_temperature_offset_simple(): %i\n",
               error);
    } else {
        printf("Temperature Offset set to %.2f °C (SEN54/SEN55 only)\n",
               temp_offset);
    }

    // 測定開始
    error = sen5x_start_measurement();

    if (error) {
        printf("Error executing sen5x_start_measurement(): %i\n", error);
    }

    for (int i = 0; i < 600; i++) {
        // 測定値を読み取る
        sensirion_i2c_hal_sleep_usec(1000000);

        float mass_concentration_pm1p0;
        float mass_concentration_pm2p5;
        float mass_concentration_pm4p0;
        float mass_concentration_pm10p0;
        float ambient_humidity;
        float ambient_temperature;
        float voc_index;
        float nox_index;

        error = sen5x_read_measured_values(
            &mass_concentration_pm1p0, &mass_concentration_pm2p5,
            &mass_concentration_pm4p0, &mass_concentration_pm10p0,
            &ambient_humidity, &ambient_temperature, &voc_index, &nox_index);
        if (error) {
            printf("Error executing sen5x_read_measured_values(): %i\n", error);
        } else {
            printf("Mass concentration pm1p0: %.1f µg/m³\n",
                   mass_concentration_pm1p0);
            printf("Mass concentration pm2p5: %.1f µg/m³\n",
                   mass_concentration_pm2p5);
            printf("Mass concentration pm4p0: %.1f µg/m³\n",
                   mass_concentration_pm4p0);
            printf("Mass concentration pm10p0: %.1f µg/m³\n",
                   mass_concentration_pm10p0);
            if (isnan(ambient_humidity)) {
                printf("Ambient humidity: n/a\n");
            } else {
                printf("Ambient humidity: %.1f %%RH\n", ambient_humidity);
            }
            if (isnan(ambient_temperature)) {
                printf("Ambient temperature: n/a\n");
            } else {
                printf("Ambient temperature: %.1f °C\n", ambient_temperature);
            }
            if (isnan(voc_index)) {
                printf("Voc index: n/a\n");
            } else {
                printf("Voc index: %.1f\n", voc_index);
            }
            if (isnan(nox_index)) {
                printf("Nox index: n/a\n");
            } else {
                printf("Nox index: %.1f\n", nox_index);
            }
        }
    }

    error = sen5x_stop_measurement();
    if (error) {
        printf("Error executing sen5x_stop_measurement(): %i\n", error);
    }

    return 0;
}

結果

出力は以下のようになります：

リソース

STM32用ライブラリ

技術サポート & 製品ディスカッション

産業用センサーへのアップグレード可能

SenseCAP S2110コントローラーとS2100データロガーを使用することで、Groveを簡単にLoRaWAN®センサーに変えることができます。Seeedはプロトタイピングを支援するだけでなく、SenseCAPシリーズの堅牢な産業用センサーを使用してプロジェクトを拡張する可能性も提供します。

IP66の筐体、Bluetooth設定、グローバルLoRaWAN®ネットワークとの互換性、内蔵19Ahバッテリー、そして強力なAPPサポートにより、SenseCAP S210xは産業用途に最適な選択肢となります。このシリーズには、土壌水分、空気温度と湿度、光強度、CO2、EC、そして8-in-1気象ステーション用センサーが含まれています。次の成功する産業プロジェクトには最新のSenseCAP S210xを試してみてください。

はじめに​

特徴​

ハードウェア概要​

初めての使用方法​

機器のインストール​

環境の準備​

Arduino ライブラリ概要​

機能​

インストール​

Arduinoの例​

デモ1 4種類のPMと4つの主要な環境信号を検知​

必要な材料​

結果​

Python パッケージ概要​

機能​

Raspberry Pi の例​

デモ 1 Raspberry Pi で機能例を適用する​

必要な材料​

結果​

リソース​

技術サポート & 製品ディスカッション​

産業用センサーへのアップグレード可能​

はじめに

特徴

ハードウェア概要

初めての使用方法

機器のインストール

環境の準備

Arduino ライブラリ概要

機能

インストール

Arduinoの例

デモ1 4種類のPMと4つの主要な環境信号を検知

必要な材料

結果

Python パッケージ概要

機能

Raspberry Pi の例

デモ 1 Raspberry Pi で機能例を適用する

必要な材料

結果

リソース

技術サポート & 製品ディスカッション

産業用センサーへのアップグレード可能