SenseCAP データロガーを使用して LoRaWAN センサーを構築する

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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

概要

Groveセンサーを使用して、カスタムで費用対効果の高い産業用グレードのLoRaWANセンサーを構築し、SenseCAPデータロガーを使用してSenseCAPクラウドに接続することで、長距離のワイヤレスデータ送信を可能にします。

予備知識

ハードウェア準備

このWikiでは以下の製品が必要です：

tip

このチュートリアルでは、Grove - 酸素センサー (MIX8410) を使用します。他の利用可能なGroveモジュールや独自のGroveモジュールをカスタマイズする方法については、こちらを確認して詳細情報をご覧ください。

SenseCAP S2110 センサービルダー	Grove - 酸素センサー (MIX8410)	SenseCAP S2100 データロガー/DTU

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ソフトウェア準備

お使いのOSに応じて、モバイル端末にSenseCAP Mate Appをダウンロードしてインストールしてください。

SenseCAPプラットフォームを初めて使用する場合は、まず登録ボタンをクリックしてアカウントを作成し、その後新しく作成したアカウントでログインしてください。

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が付いているフィールドは必須項目であり、が付いていないフィールドは任意で入力できます。

LoRaWAN ネットワークカバレッジの確認

ここではLoRaWANネットワークを使用します。そのため、HeliumまたはTTN (The Things Network) のLoRaWANネットワークカバレッジ内にいるかどうかを確認する必要があります。

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カバレッジがない場合は、Helium/TTN対応のゲートウェイを使用してセンサーデータをクラウドに送信することができます。

Helium用のSenseCAP M1 LoRaWAN 屋内ゲートウェイまたはSenseCAP M2 LoRaWAN 屋内ゲートウェイまたはその他のHelium対応ゲートウェイ。
TTN用のSenseCAP 屋外 LoRaWAN ゲートウェイまたはその他のTTN対応ゲートウェイ。

はじめに

今すぐ始めることができます。

1. GroveセンサーをSenseCAP S2110 Sensor Builderに接続する

ステップ1: SenseCAP S2110 Sensor Builderの蓋にある4つのネジを外し、蓋を開けます。

ステップ2: スレッドキャップを取り外します。

ステップ3: 同梱されているケーブルをキャップを通してSenseCAP S2110 Sensor Builder内に通します。

ステップ4: ケーブルの配線を以下のようにスクリュー端子に接続します。

ステップ5: GroveセンサーをSenseCAP S2110 Sensor Builder内に設置し、ネジで固定します。

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2つの穴があるGroveセンサー (例: Grove - Light Sensor v1.2)

3つの穴があるGroveセンサー (Grove Temperature and Barometer Sensor (BMP280))

ステップ6: GroveケーブルをGroveセンサーおよびSenseCAP S2110 Sensor BuilderボードのGroveコネクタに接続します。
ステップ7: 蓋を閉じてネジで固定します。

ステップ8: スレッドキャップを締めて固定します。

2. SenseCAP S2110 Sensor BuilderをSenseCAP Data Loggerに接続する

ステップ1: データロガーの3つのネジを外します。

ステップ2: 底部カバーを取り外し、内部のPCBAをスクリュー端子がアクセス可能になるまで取り出します。ボード全体を取り出す必要はありません。

ステップ3: スレッドキャップを時計回りまたは反時計回りに回して取り外します。

ステップ4: 同梱されているケーブルをスレッドキャップと底部カバーを通して通します。

ステップ5: ケーブルの配線を以下のようにスクリュー端子に接続します。

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ケーブル内には5本の配線がありますが、使用するのは4本のみです。余分な配線がスクリュー端子に偶然接触しないようにテープで固定することをお勧めします。

ステップ6: ハードウェアユニットをケース内に戻し、底部カバーを閉じてネジで固定します。

ステップ7: スレッドキャップを締めてケーブルを固定します。

SenseCAP S2110 Sensor Builderとデータロガーのすべての接続が完了すると、以下のようになります。

3. SenseCAP Mateアプリを使用してSenseCAP Cloudに接続する

ステップ1: SenseCAP Mateアプリを開き、登録済みのメールアドレスとパスワードを入力してSenseCAPアカウントにサインインし、ログインボタンをクリックします。

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サーバーの場所はデフォルトのGlobalのままにしてください。

a. データロガーのファームウェアを更新する

ステップ1: ConfigページでS2100 Data Loggerを選択します。

ステップ2: SenseCAPデータロガーの設定ボタンを3秒間押し続けてBluetoothペアリングモードに入ります。

Bluetoothペアリングモードに入ると、緑色のLEDが点滅を開始します。

ステップ3: Updateをクリックします。

ステップ4: 位置情報サービスをオンにするように求められます。GO TOをクリックして、スマートフォンの位置情報サービスページを開きます。

ステップ5: 位置情報サービスをオンにします。Androidの場合、以下のように表示されます。

ステップ6: SenseCAP Mateアプリに戻り、Scanをクリックします。

これで近くのSenseCAPデータロガーのスキャンが開始されます。

ステップ7: 検出されたデバイスをクリックします。

ステップ8: 更新が利用可能な場合は、Get Updatesをクリックして最新バージョンに更新します。最新バージョンに更新した後、またはThe device is already running the latest firmwareと表示された場合は、前のセットアップページに戻ります。

b. データロガーとSenseCAP S2110 Sensor Builderの通信設定を構成する

ステップ1: データロガーで再度Bluetoothペアリングモードに入り、Setupをクリックします。

ステップ 2: 検出されたデバイスをクリックします

これにより、General の下に有用な情報が表示されるページが開きます

ステップ 3: Setting ページに移動し、Basic Setting の下で、プラットフォームを SenseCAP for the Things Network または SenseCAP for Helium として選択します

注意: 他のプラットフォームを選択することもできますが、その場合、SenseCAP プラットフォームを使用することはできません

ステップ 4: Frequency Plan、Uplink interval、および Packet Policy を選択します

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デフォルトの Packet Policy は 2C+1N であり、以下の表でそれと他のポリシーについて説明しています

パラメータ	説明
2C+1N (デフォルト)	2C+1N (2つの確認パケットと1つの非確認パケット) は最適な戦略であり、このモードはパケット損失率を最小化します。ただし、デバイスは TTN で最も多くのデータパケットを消費するか、Helium ネットワークでデータクレジットを消費します。
1C	1C (1つの確認パケット) デバイスはサーバーから1つの確認パケットを受信した後にスリープします。
1N	1N (1つの非確認パケット) デバイスはパケットを送信した後、サーバーがデータを受信したかどうかに関係なくスリープを開始します。

ステップ 5: Sensor Setting の下で以下のように入力します

パラメータ	説明
Protocol	RS485 Modbus RTU
Baud Rate	センサーとの通信のボーレート。ここでは 9600 を選択します。
Modbus Address	センサーのスレーブアドレス。範囲は 1 から 247 です。ここでは 1 を入力します。
Power Type	周期的電源: データ収集前にセンサーに電力を供給し、データ収集後にセンサーの電源を切ります。このモードは電力消費を削減し、バッテリー寿命を延ばします。常時オン: センサーが常に電力供給を必要とする場合にこのモードを選択します。通常、外部の 12V DC 電源が使用されます。バッテリーのみで供給される場合、長時間動作しない可能性があります。ここでは周期的電源を選択します。
Power Voltage	センサーへの供給電圧を選択します。3V/5V/12V をサポートしています。ここでは 5V を選択します。
Sensor Warm-up Time	ウォームアップ時間は、電圧供給が適用された後にセンサーが最高の精度または性能レベルに達するまでの時間を示します。センサーによって異なります。Grove Oxygen Sensor (MIX8410) および CO2 & Temperature & Humidity Sensor(SCD41) は 5秒のウォームアップ時間が必要であり、ボックス内に 5000 を入力する必要があります。現在 SenseCAP S2110 Sensor Builder がサポートしている他の Grove センサーは 0ms のウォームアップ時間のみ必要です。
Response Timeout	データロガーがセンサーにデータ読み取り要求を開始した後、応答を待つタイムアウト時間。この時間を超えると、コマンドが再送されます。ここでは 1 を入力します。つまり 100ms です。
Startup Time	センサーが電源オンから Modbus と通信可能になるまでの時間。ここでは 20 を入力します。つまり 2000ms=2秒です。

設定が入力されたページは以下のようになります

ステップ 6: Measurement Number に関しては、特定のセンサーに応じて以下の表を参照してください。

Grove センサー名	測定数
Grove - Light Sensor v1.2	1
Grove - Flame Sensor	1
Grove - Oxygen Sensor (MIX8410)	1
Grove - CO2 & Temperature & Humidity Sensor (SCD41)	3
Grove - Sunlight sensor (SI1151)	3
Grove Temperature and Barometer Sensor (BMP280)	3

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SenseCAP データロガーは RS485 モードで 0 から 10 の測定を収集できます。

ステップ 7: Measurement Number を指定した後、Measurement Settings を入力する必要があります。ここでは Grove - Light Sensor v1.2 を選択します。このセンサーでは、必要な測定は 1つのみで、光レベルです。Measurement Number に 1 を選択し、Measurement Setting をクリックします。

ステップ 8: Measurement Setting の下で Measurement1 をクリックします

Grove - CO2 & Temperature & Humidity Sensor (SCD41) を使用する場合、必要な測定は 3つで、温度、湿度、CO2 レベル です。Measurement Number に 3 を選択し、Measurement Setting をクリックします。

また、ここでは 3つの測定を個別に設定する必要があります

ステップ 9: Register Address に関しては、以下の表を参照し、Register Address の 10進値 を入力してください。

Grove センサー名	レジスタ名	レジスタアドレス (16進数)	レジスタアドレス (10進数)
Grove - Oxygen Sensor (MIX8410)	酸素	0x000E	14
大気圧	0x0018	24
高度	0x001A	26
Grove - Temperature Humidity Pressure Gas Sensor(BME680)	温度	0x001C	28
	大気圧	0x001E	30
	湿度	0x0020	32
	空気質(VOC)	0x0022	34
Grove - Gas Sensor V2(Multichannel)	N02	0x0024	36
	C2H50H	0x0026	38
	VOC	0x0028	40
	CO	0x002A	42
Grove - UV Sensor	UV 強度	0x002C	44
Grove - Turbidity Sensor Meter V1.0	濁度	0x002E	46
Grove - TDS Sensor	TDS	0x0030	48
Grove - Ultrasonic Ranger	距離	0x0032	50

Grove - Light Sensor v1.2 の登録済みアドレスは以下の通りです。

Grove - CO2 & Temperature & Humidity Sensor (SCD41) の登録済みアドレスは以下の通りです。

ステップ 10: 残りの設定はすべての Grove センサーに共通であり、以下のように入力します。

機能コード	Modbus 機能コード。ここでは 03 を選択します
データ型	データ型はセンサーから読み取るレジスタの数と、データの値を解析する方法を決定します。ここでは Signed 32bit integer, 0xABCD を選択します。
精度	値の精度。測定値の小数点以下の桁数を選択できます。1 を選択すると、小数点以下1桁が保持されます。ここでは 2, #.## を選択します。
Y= Ax + B	“Y”: Data Logger がアップロードする値です。 “x”: 元の現在値です。 Factory A: “x” の倍数で拡大または縮小できるカスタム値です。 Factory B: “x” の値を増加または減少させるカスタム値です。 A と B の値を設定することで、希望する値を計算できます。生の値のみをアップロードする必要がある場合は、A=1、B=0 を設定します。ここでは Factory A を 0.001、Factory B を 0 に設定します。
書き込み戦略	この機能は一部の特殊なセンサーでのみ有効であり、通常はデフォルトで無効です。レジスタの値を読み取った後、レジスタを空にする指示など、センサーに特別な指示を発行できます。 None: デフォルトでオフ。 After Read: レジスタを読み取った後にセンサーに RS485 コマンドを送信します。 On New Data: 毎日24時間ごとにセンサーに RS485 コマンドを送信します。書き込み戦略は必要ないため、ここでは None を選択します。

登録済み 測定設定 ページは以下の通りです。

ステップ 11: Confirm をクリックして変更を保存すると、Setting ページに戻ります。

ステップ 12: Send をクリックして変更を Data Logger に送信します。

c. センサーデータをローカルでテストおよび表示する

次に、SenseCAP S2110 Sensor Builder がセンサーデータを Data Logger に正しく送信しているかどうかをテストする必要があります。

ステップ 1: General に移動し、Measure をクリックします。

これでセンサー値が表示され、SenseCAP S2110 Sensor Builder 上の Seeed Studio XIAO RP2040 の LED が点灯しているのが確認できます。

以下は Grove - Oxygen Sensor (MIX8410) の例です。これは空気中の酸素濃度が 21.36% であることを示しています。

以下は Grove Temperature and Barometer Sensor (BMP280) の例です。これは気圧温度が 30.55°C、大気圧が 101401Pa、高度が 53.08m であることを示しています。

d. 新しく作成したセンサーを SenseCAP プラットフォームに追加する

ステップ 1: アプリのホームページに戻ると、Data Logger の赤色 LED が数秒間点滅し、その後緑色 LED が短時間点滅して LoRaWAN 接続が成功し、データが送信されたことを示します。代わりに、Data Logger のボタンを一度押してデータ送信を強制することもできます。