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Wio Terminal IMUセンサー

note

この文書は AI によって翻訳されています。内容に不正確な点や改善すべき点がございましたら、文書下部のコメント欄または以下の Issue ページにてご報告ください。
https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

Wio Terminal IMUセンサー

このセクションでは、センサーの動作方法、Wio Terminalを使用してセンサーデータを取得する方法、およびWio TerminalとGrove - Wio-E5を使用してデータを送信する方法について詳しく説明します。

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の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。

SenseCAP 産業用センサー
S2100
データロガー		S2101
空気温度 & 湿度		S2102
光		S2103
空気温度 & 湿度 & CO2
S2104
土壌水分 & 温度		S2105
土壌水分 & 温度 & EC		S2110
LoRaWAN® コントローラー		S2120
8-in-1気象ステーション

センサーの動作原理​

このセクションでは、Wio Terminalに内蔵されているIMUセンサーの使用方法を学びます。

LIS3DHTR加速度センサーは圧電センサーであり、測定対象の加速度をセンサー単位の電圧変化に変換します。その後、変換回路を通じてセンサー単位の変化値を電圧値に変換し、信号を対応する増幅およびフィルタリング処理を行い、アナログ量を適切で安定した出力信号に処理します。この時点で出力信号は電圧値であり、最終的にADCコンバーターを通じてデジタル信号に変換されます。

IMUセンサーの使用に関する詳細情報はこちらを参照してください。

必要な材料​

Wio TerminalGrove - Wio-E5

事前準備​

接続​

このルーチンでは、Grove LoRa® E5を使用して近くのLoRa®ゲートウェイに接続する必要があります。Wio Terminalの右側のGroveポートをソフトシリアルポートとして構成し、ATコマンドを受信します。

note

なぜ左側のGroveポートを使用しないのですか？

左側のGroveインターフェースはIICに対応しており、ほとんどのセンサーでIICインターフェースを使用するため、保持する方が良い解決策です。

ソフトウェア準備​

ステップ1. Arduinoソフトウェアをインストールします。

ステップ2. Arduinoアプリケーションを起動します。

ステップ3. Arduino IDEにWio Terminalを追加します。

Arduino IDEを開き、ファイル > 設定をクリックし、以下のURLを追加のボードマネージャURLにコピーします：

https://files.seeedstudio.com/arduino/package_seeeduino_boards_index.json

ツール > ボード > ボードマネージャをクリックし、ボードマネージャでWio Terminalを検索します。

ステップ4. ボードとポートを選択します。

ツール > ボードメニューで、Arduinoに対応するエントリを選択します。Wio Terminalを選択してください。

ツール -> ポートメニューからWio Terminalボードのシリアルデバイスを選択します。これは通常、COM3以上（COM1およびCOM2は通常ハードウェアシリアルポート用に予約されています）です。確認するには、Wio Terminalボードを切断してメニューを再度開き、消えるエントリがArduinoボードであるはずです。ボードを再接続してそのシリアルポートを選択します。

tip

Macユーザーの場合、/dev/cu.usbmodem141401のようなものになります。

スケッチをアップロードできない場合、主にArduino IDEがWio Terminalをブートローダーモードにできなかったことが原因です（MCUが停止しているか、プログラムがUSBを処理している場合）。回避策として、Wio Terminalを手動でブートローダーモードにする必要があります。

ステップ5. Grove - Wio-E5ライブラリをダウンロードします。

Disk91_LoRaE5リポジトリを訪問し、リポジトリ全体をローカルドライブにダウンロードします。

ステップ6. Arduino IDEにライブラリを追加します。

次に、3軸デジタル加速度計ライブラリをArduino IDEにインストールします。Arduino IDEを開き、スケッチ -> ライブラリをインクルード -> .ZIP形式のライブラリを追加をクリックし、先ほどダウンロードしたDisk91_LoRaE5ファイルを選択します。

Wio Terminal の内蔵 IMU センサーの値を取得する​

ステップ 1. IMU コードライブラリをダウンロード

Seeed_Arduino_LIS3DHTR リポジトリにアクセスし、リポジトリ全体をローカルドライブにダウンロードしてください。

ステップ 2. ライブラリを Arduino IDE に追加

次に、3軸デジタル加速度計ライブラリを Arduino IDE にインストールします。Arduino IDE を開き、スケッチ -> ライブラリをインクルード -> .ZIP形式のライブラリを追加 をクリックし、先ほどダウンロードした Seeed_Arduino_LIS3DHTR ファイルを選択してください。

ステップ 3. IMU センサーの3軸データを取得

このリポジトリでは、Wio Terminal のコンポーネントとして内蔵 IMU センサーを使用する方法を示しています。ライブラリの getAccelerationX(), getAccelerationY(), getAccelerationZ() 関数を使用して、IMU センサーの X軸、Y軸、Z軸のオフセットを直接取得できます。これらの3つの値は、正または負の浮動小数点数になる可能性があります。

#include"LIS3DHTR.h"
LIS3DHTR<TwoWire> lis;
 
void setup() {
  Serial.begin(115200);
  lis.begin(Wire1);
 
  if (!lis) {
    Serial.println("ERROR");
    while(1);
  }
  lis.setOutputDataRate(LIS3DHTR_DATARATE_25HZ); // データ出力レート
  lis.setFullScaleRange(LIS3DHTR_RANGE_2G); // スケール範囲を2gに設定
}
 
void loop() {
  float x_values, y_values, z_values;
  x_values = lis.getAccelerationX();
  y_values = lis.getAccelerationY();
  z_values = lis.getAccelerationZ();
 
  Serial.print("X: "); Serial.print(x_values);
  Serial.print(" Y: "); Serial.print(y_values);
  Serial.print(" Z: "); Serial.print(z_values);
  Serial.println();
  delay(50);
}

Arduino IDE のシリアルモニタを開き、ボーレートを 115200 に設定して結果を観察してください。

Grove - Wio-E5 を介してデータを送信する​

Grove - Wio-E5 の以前のコードを組み合わせて、LoRa® ネットワークに接続します。AT コマンドを使用して、IMU センサーの値を LoRa® ネットワークに送信することが可能です。

上記のセクションのコードからわかるように、IMU センサーの値は正負の値を持つ可能性がある3つの独立した浮動小数点数であり、小数点以下2桁まで正確です。

データ送信の制限のため、送信側で浮動小数点数を整数に変換する必要があります。そのため、3軸すべてのデータを100倍します。

この方法で、AT コマンドを介して送信するデータの内容、サイズ、形式を決定します。十分な大きさの配列を設定し、送信する必要のある文字列を配列に格納し、最後に send_sync() 関数を使用して配列を送信します。

上記のアイデアの擬似コードは以下のようになります。

  ......
  float x_values, y_values, z_values;
  x_values = lis.getAccelerationX();
  y_values = lis.getAccelerationY();
  z_values = lis.getAccelerationZ();

  int x = x_values*100;
  int y = y_values*100;
  int z = z_values*100;

  static uint8_t data[6] = { 0x00 };  // センサーの値を格納するための data[] を使用

  data_decord(x, y, z, data);

  if ( lorae5.send_sync(              // センサー値を送信
        8,                            // LoRaWan ポート
        data,                         // データ配列
        sizeof(data),                 // データのサイズ
        false,                        // ACK を期待しない
        7,                            // スプレッドファクター
        14                            // 送信電力 (dBm)
       ) 
  )
  ......

次に行う必要があるのは、begin() 関数を使用して Grove - Wio-E5 を初期化し、setup() 関数を使用して Grove - Wio-E5 のトリプレット情報を設定することです。send_sync() 関数を使用してデータメッセージを送信すると、同時に LoRaWAN® に参加しようとします。一度成功すると、データが送信され、信号強度やアドレスなどの情報が返されます。

完全なコード例は こちら にあります。

tip

現時点でコードをアップロードして結果を確認することはお勧めしません。なぜなら、まだ Helium/TTN の設定を行っておらず、「Join failed」という結果が得られるためです。Connecting to Helium または Connecting to TTN の章を完了してから、このコードをアップロードして完全なデータ送信プロセスを完了することをお勧めします。

IMU センサーの動作とデータ形式を理解したら、次のステップで LoRaWAN® に参加するチュートリアルを続けてください。

Helium セクション

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Helium の紹介

この章では、Helium コンソールの操作を紹介し、Helium コンソールの第一印象を得ることができます。

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pir

Helium に接続する

このセクションでは、センサーデータを Helium に正常にアップロードして表示できるようにするための設定方法を説明します。

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TTN セクション

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TTN の紹介

この章では、TTN コンソールの操作を紹介し、TTN コンソールの第一印象を得ることができます。

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pir

TTN に接続する

このセクションでは、センサーデータを TTN に正常にアップロードして表示できるようにするための設定方法を説明します。

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