RPi TPH Monitor Rev2 (Raspberry Pi用 温度/湿度/気圧/赤外線 ホームIoT拡張ボード)

動作を自由にプログラミング可能な、Raspberry Pi(ラズパイ)用ホームIoT拡張ボードです。温度、湿度、気圧センサー、赤外線送信、受信機能を搭載。温度が上がったらエアコンをオンにする、暗くなったら照明を点灯する、外出先から家電の操作をする、気温や湿度を記録する、といった使い方が可能です。ディスプレイやLEDに情報表示も可能です。

主な特徴

Raspberry Piに機能を追加!

この製品はRaspberry Piの40ピンコネクタに装着する拡張ボードです。 Raspberry Piに温度、湿度、気圧測定&赤外線通信機能を追加できます。 「RPi TPH Monitor」という名前は温度 Temperature、気圧 Pressure、湿度 Humidityから命名しました。

対応機種
  • Raspberry Pi 4 Model B (純正ケースは上部フタが開かなくなったため、非対応)
  • Raspberry Pi 3 Model B (純正ケース対応)
  • Raspberry Pi 3 Model B+ (純正ケース対応)
  • Raspberry Pi 2 ModelB
最大2チャンネル 温度、湿度、気圧センサー搭載可能

温度、湿度、気圧測定センサーを接続できます。センサーは高精度で、A/Dコンバーターを必要としない BME280に対応します。 最大2チャンネルの測定が可能で、例えば対象物と外気の温度などを同時にモニタリングできます。端子配列は GY-BME280および AE-BME280に 対応していますが、ケーブルなどで端子配列を合わせれば他のI2C通信モジュールも ご使用いただけます。(例 : スイッチサイエンスBME280モジュール)

家電と連携できる赤外線送受信機能

赤外線送信機能によりエアコンやテレビなどの家電製品を制御できます。 赤外線LEDが1つだけだと向きが少しずれると通信できないことが多いですが、 縦/横方向2個搭載したことで、通信範囲が格段に改善されます。 赤外線受信機能もあるので、お使いの家電のリモコンのデータ解析や、 汎用リモコンを使ったリモート制御も実現できます。

LED、スイッチインターフェース付き

Rasperry Pi単体でも運用できるよう、LCDモニタとタクトスイッチがついています。 測定した温度などをモニタに表示したり、スイッチを押してシャットダウンなどの制御が可能です。

Revisionの違いについて

RPiTPH Monitor Rev1.1, Rev2.0, Rev2.1, Rev2.2に機能的な差はありません。 ソフトウェアも完全互換で動作します。 組立キットとして提供していたRev1.1の一部部品を表面実装タイプとして、 完成品の形にしたのがRev2.xになります。 Rev2.1でP4にセンサーモジュールを逆向きに挿した際の保護抵抗を追加しています。 Rev2.2でI2CバスをLCDとその他センサーで分離して、干渉の影響を改善しています。

購入

まとまった数量をご希望の方は、見積もり依頼よりご連絡ください。

完成品

既に部品一式を基板に実装したものと、BME280モジュール、接続ケーブルのセットになります。 (モジュールとケーブルはそれぞれ1つ) Raspberry Pi本体は付属しません。

利用例

Raspberry Pi本体、電源ケーブルは付属しません。純正ケースに対応しているのはRaspberry Pi 3のみです。Raspberry Pi 4純正ケースは上部フタが無くなったため非対応です。

ブロックダイアグラム

使い方

Raspberry PiのセットアップとI2C有効化

Raspberry Piのセットアップについては以下の記事を参照して下さい。

BME280センサーとLCDディスプレイはI2Cを使って通信します。以下の記事を参考にI2Cを有効化しておいて下さい。

BME280用コネクタP2、P3、P4

P2はセンサーモジュール GY-BME280 を接続するためのコネクタです。 I2Cアドレスは0x76になります。同一アドレスになるのでP3と併用できません。 2チャンネルで使用する際はP4をご使用下さい。 接続の際に向きが合っているかご確認下さい。(4pinでVcc, GND, SCL, SDAの順)

P3, P4はセンサーモジュール AE-BME280 を接続するためのコネクタです。 I2CアドレスはP3が0x76、P4が0x77になります。P3は同一アドレスになるのでP2と併用できません。 2チャンネルで使用する際はP4をご使用下さい。 AE-BME280側のジャンパは配線不要です。

LCD

基板上に搭載されているLCDとはI2Cで接続されており、スレーブアドレスは0x3Eです。 詳細な使い方はLCDのマニュアルをご参照下さい。

赤外線

GPIO13よりHighを出力すると赤外線LED(波長940nm)がONになります。 家電などにデータを送信する際は赤外線フォーマットに従ってください。赤外線送信中は示す赤色LED(D3)が点灯します。赤外線LEDは電流が大きいので、設定ミスなどで常にON になっていると部品を痛める恐れがあります。このLEDが点灯し続けている場合は プログラムを終了して見直して下さい。

GPIO4より赤外線データが受信できます。38kHzは自動的に復調されます。入力は反転となり、データ受信中がLowになります。受信ユニットに使用しているICはGP1UXC41QS / TSOP38238となります。

LIRCを使って赤外線送受信をする応用例を公開しております。

汎用LED

GPIO5, 6よりHighを出力すると、LED黄、緑がそれぞれ点灯します。 ステータス表示などにお使いいただけます。

汎用スイッチ

GPIO22, 23, 24にスイッチが対応しています。スイッチを押すとLowが入力されます。 基板上にプルアップ抵抗は実装されていないため、Raspberry Pi側でプルアップ処理をしてください。

サンプルプログラム

プログラム環境内容
bme280i2cPython3, C++P2, P3, P4に接続されたBME280からI2Cで温度、湿度、気圧を取得して表示する プログラムです。-lオプションでログをファイルに残すこともできます。
infraredC++赤外線受信ユニットで受信したデータを表示し、さらに同じデータを赤外線LEDから 送信するプログラムです。お使いの機器の赤外線データ解析や、制御に使うことができます。 対応フォーマットはNECとAEHAのみとなります。
lcdPython3, C++LCDへの文字表示と、LED点灯、スイッチ入力をするプログラムです。
lcd-gpioC++上記lcdサンプルプログラムの代替です。 部品の相性によっては、P2にGY-BME280センサーを接続した状態でLCDモジュールから ACKが戻らない現象が発生する場合があります。本サンプルはI2Cライブラリを使わずに 直接LCDへコマンドを送るため問題を回避できます。上記lcdサンプルが うまく動かない場合はご利用ください。この問題はRev2.2では解決しています。

応用例

PythonでRaspberry PiのGPIO、LED、スイッチ制御

Raspberry Pi(ラズパイ)では、GPIOを通じて電気信号を送受信することで、様々なデバイスを制御することができます。本記事では、基本的なLEDとスイッチについて、Pythonプログラムで制御する方法を解説します。LEDにステータスを表示させたり、スイッチが押されたら何らかの動作をさせるなど、自分が好きなように動作をプログラミングすることが可能になります。

Raspberry Piをスイッチでシャットダウン (LEDで完了確認)

スイッチを押すだけでRaspberry Pi(ラズパイ)をシャットダウンする方法を解説しています。また、LEDでシャットダウン完了を分かりやすく確認できるようにします。シャットダウン操作をする手間や、完了して電源を落としていいか分かりにくい問題を解決します。

Node-REDをRaspberry PにインストールしてLEDとセンサーを動かす

Node-REDとは、ノードと呼ばれる部品を接続していくことで、視覚的にプログラミングできるツールです。HTTPやメール、クラウド、SNSと連携できる機能もあり、IoTデバイスの開発にも適しています。本記事ではRaspberry Pi(ラズパイ)へNode-REDのインストールし、LEDやセンサーを動かす方法を実例を使って解説しています。

PythonとpigpioでRaspberry Piの赤外線制御 (家電、エアコン、照明、テレビなどを制御するホームIoT)

Pythonとpigpioを使ってRaspberry Piで赤外線の送受信を行う方法について解説しています。サンプルプログラムを用意しているので、簡単に受信、登録、送信動作をさせることができるほか、データ解析も可能です。赤外線を使ってエアコン、照明、テレビなどの家電を制御することが可能になります。

Raspberry Piと赤外線でエアコンの自動ON、消し忘れ機能を実現

普段、エアコンを消し忘れてしまい夜間つけっぱなしにしてしまったり、冬場に朝エアコンを入れても暖かくなるのに時間がかかったことは無いでしょうか?本記事では、Raspberry Piと拡張基板を利用して、毎晩のエアコン消し忘れ機能、および朝に温度が低い場合に自動で暖房を入れる機能を実現します。

LIRCでRaspberry Piの赤外線制御 (家電、エアコン、照明、テレビなどを制御するホームIoT)

 LIRCを使って赤外線の送受信を行うRPiTPH Monitor及びRPZ-IR-Sensor用の応用例です。 赤外線を使ってエアコン、照明、テレビなどの家電を制御することが可能になります。

ご自身でプログラムの作成や設定等をする必要がありますが、以下のようなシステムも実現可能です。

  • 温度、湿度、気圧、明るさロガー
  • テレビ、照明などのリモート制御
  • ペットや植物のためのエアコンを自動制御して室温を管理するシステム
  • 外出先から室内の温度チェック、帰宅前にエアコンをONするシステム
  • 高温時にエアコンを自動でONする熱中症防止機能

回路図、関連資料

注意事項

  • P2, P3, P4に取り付けるセンサーモジュールは端子、向きがあっていることを確認して接続してください。 誤った向きや適合しないモジュールを取り付けた場合、部品を痛めるおそれがあります。
  • 利用規約・免責事項および保証をご確認の上、ご利用下さい。

開発依頼

本製品への機能追加などのカスタマイズや、本製品を使ったシステムの開発依頼、その他ハードウェア、ソフトウェアの開発については、有償にて承っております。まずはお問い合わせよりご相談ください。

関連ページ

RPZ-IR-Sensor (Raspberry Pi用 温度/湿度/気圧/明るさ/赤外線 ホームIoT拡張ボード)

動作をプログラミング可能な、Raspberry Pi/Zero(ラズパイ)用ホームIoT拡張ボードです。温度、湿度、気圧、明るさセンサー、赤外線送信、受信機能を搭載。温度が上がったらエアコンをオンにする、暗くなったら照明を点灯する、外出先から家電の操作をする、気温や湿度を記録する、といった使い方が可能です。LEDにステータスを表示することもできます。

RPZ-PowerMGR (Raspberry Pi電源管理/制御/RTC拡張基板)

スイッチで電源ON/OFF、指定時刻に電源ON/OFF、シャットダウン後自動電源OFFを可能にする拡張基板です。Raspberry Pi(ラズパイ)の電源の課題を解決し、省電力運用を可能にします。RTCで電源OFF時も時刻を保持します。USB Type-C端子を搭載し、モバイルバッテリーでも利用できます。

Raspberry Pi OS (Raspbian)のインストール - 公式Imager対応

Raspberry Pi(ラズパイ)を動かすには、ストレージとなるmicroSDカードへOSをインストールする必要があります。Raspberry Pi公式のSDカード作成ツールのImagerを用いて、Raspberry Pi OS (Raspbian)をインストールする手順をWindows/Mac/Ubuntuそれぞれについて解説しています。

Raspberry PiのセットアップとOS (Raspbian)の初期設定

Raspberry Pi(ラズパイ)をはじめて起動する方向けに、ハードウェアのセットアップとOSの初期設定方法を、画像つきで解説しています。マウス、キーボード、ディスプレイ、電源などの接続例やトラブル事例別の対処法も記載しました。