MujinaWorks: 8pinoでインフルエンザ感染リスク検知器をつくる①

Arduino互換機で（多分）最小サイズの8pino．
発売前から気になっていたのですが，先日やっと購入しました．
届いてみると，その小ささと美しさにビックリ．

8pinoのパッケージ．美しいです．

今回は8pinoを使って「インフルエンザ感染リスク検知器」を作ろうと思います．イメージとしては「インフルエンザ予防目安温湿度計」の簡易バージョンですね．コンセプトも要求機能もサイズも8pinoにぴったりだと思います．

インフルエンザ感染予防目安温湿度計
この機能性に優れたカッコいい器械を8pinoで作ります

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Concept

①　温度・湿度を計測

②　感染リスクを計算

③　LEDの色でリスクを表示

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8pinoで開発しやすいように，pinをハンダ付けしました．8pino自体よりもpinの方が大きいくらいですw

ブレッドボードにさすとこんな感じです．USBを直接繋ぎます．

とりあえず，赤青２色LEDを光らせてみます．（本当はRGB LEDを使いたかったんですが，pinの数がたらないので２色にしました・・・）今回使用したLEDはカソードコモンでしたので，カソードをGNDに接続して，8pinoのpin #1をLEDの赤anodeに，pin #4を青anodeに繋ぎます．本当は電流制限抵抗とか入れるべきなのでしょうが，横着してそのまま繋ぎます．ジャンパ線の色がむちゃくちゃなのは気にしないでください（涙

赤・青・紫（赤＋青）がつきました．Lチカ成功です！！w

さて，LEDはついたので次は温度と湿度の測定です．

8pinoはI2C通信に対応しているので，I2Cの温湿度計が使えそうです．

今回はHDC1000搭載のモジュールを使ってみます．

HDC1000温湿度モジュール．小さいしデザインも好みなのでよく使います．

8pinoは，pin #0がSDA，pin #2がSCLなのでそのように繋ぎます．そうそう，8pinoは3.3V駆動なので何も考えずにモジュールと繋いで大丈夫ですね．スケッチは例えばこんな感じです．setup()で温度と湿度を一度だけ計測して，インフルエンザの感染リスクを計算します．感染リスクは次のようにして計算しています．
容量絶対湿度[g/m^3]を求める→7 g/m^3以下なら危険（赤），7~11 g/m^3なら中程度（紫），11~ g/m^3なら低（青）となるようにLEDを光らせます．

#include <TinyWireM.h>

//温湿度センサモジュール
#define HDC1000_ADDRESS 0x40 //温度センサモジュールのアドレス（固定）
#define HDC1000_RDY 3        //温度センサモジュールのRDY pinを8pinoの3に繋ぐ
#define HDC1000_TEMPERATURE_POINTER     0x00
#define HDC1000_CONFIGURATION_POINTER   0x02
#define HDC1000_CONFIGURE_MSB 0x10 //0x10=00010000
#define HDC1000_CONFIGURE_LSB 0x00 //0x00=00000000

int ledR = 1; //LEDの赤Anode
int ledB = 4; //LEDの青Anode
float ab_hum; //容量絶対湿度[g/m3]

void setup() { 
pinMode(ledR, OUTPUT); 
pinMode(ledB, OUTPUT);
TinyWireM.begin(); //initialize I2C bus
delay(15); //HDC1000は電源on後15msec程度の待ち時間が必要
configure(); //HDC1000の初期設定
delay(10);

getTempAndHumid(&ab_hum);
}

void loop() {
  if(ab_hum < 7){
    analogWrite(ledR, 100);
    delay(2000);
  }else if(7 <= ab_hum && ab_hum < 11){
    analogWrite(ledR, 100);
    analogWrite(ledB, 150);
    delay(2000);
  }else{
    analogWrite(ledB, 100);
    delay(2000);
  }
  digitalWrite(ledR, LOW);
  digitalWrite(ledB, LOW);
  delay(1000);
}

void configure(){ //Setup the HDC1000
  TinyWireM.beginTransmission(HDC1000_ADDRESS);
  TinyWireM.send(HDC1000_CONFIGURATION_POINTER); //pointerを指定した後
  TinyWireM.send(HDC1000_CONFIGURE_MSB);         //2byte（つまり8bit 8bit）のデータを送信している
  TinyWireM.send(HDC1000_CONFIGURE_LSB);         //この場合　00010000 00000000 従って12bit目が1にセットされた。
  TinyWireM.endTransmission();                   //12bit目が1だと温度湿度の順に32bitデータを送信するモードになる
}                                                //詳細はHDC1000のデータシートを参照

void getTempAndHumid(float *ab_hum){ //気温と相対湿度から容積絶対湿度を求める
  float tem, hum; //temparature[deg], humidity（相対湿度）[%]
  float sp_hum, p, wp, roh;
  int tempData, humidData;
  
  TinyWireM.beginTransmission(HDC1000_ADDRESS);
  TinyWireM.send(HDC1000_TEMPERATURE_POINTER);
  TinyWireM.endTransmission();
  while(digitalRead(HDC1000_RDY) == HIGH){//HDC1000はデータ変換が終了するとRDY pinをHIGHにする
    ;
  }
  TinyWireM.requestFrom(HDC1000_ADDRESS, 4);
  while(TinyWireM.available() < 4){            //温度湿度それぞれ2byteのデータが送られてくる;
    ;
  }
  tempData = TinyWireM.receive() << 8;
  tempData |= TinyWireM.receive();
  humidData = TinyWireM.receive() << 8;
  humidData |= TinyWireM.receive();
  
  tem = tempData / 65536.0 * 165.0 - 40.0; //温度と湿度に変換
  hum = humidData / 65536.0 * 100.0;
  
  //容積絶対湿度[g/m3]の計算
  p = 6.1078 * pow(10, (7.5 * tem) / (237.3 + tem)); //飽和水蒸気圧[hPa] Tetens equation
  wp = p * hum / 100; //水蒸気圧[hPa]
  sp_hum = 622 * wp / (1013.25 - wp); //重量絶対湿度[g/kg] 大気圧を1013.25hPaとした
  roh = 1.293 * 1 / (1 + tem / 273.15) * (1 - 0.378 * wp / 1013.25); //空気の密度[kg/m3]
  *ab_hum = sp_hum * roh; //容積絶対湿度[g/m3]
}

8pinoはI2Cに対応しているのですが，Arduino標準のWireライブラリが使えないそうです．マニュアル通りTinyWireライブラリをダウンロードして使えました．使い方はWireライブラリの関数とほとんど同じです．

動かしてみました．この時期はほぼ赤ですね（汗

8pinoはシリアル通信でモニタできないので，温湿度モジュールときちんと通信できているか確認するのが難しいですね．多分動いていると思いますが，あやしいです．次回はI2Cの通信の確認とスイッチの組み込みをしたいと思います．

Parts Lists

8pino x1 : https://www.switch-science.com/catalog/2108/

2色LED（赤・青）OSRB3132A x1 : http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-04079/
HDC1000温湿度センサモジュール x1 : http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-08775/

Reference

8pino: http://8pino.strikingly.com/

TinyWireMライブラリ: https://github.com/adafruit/TinyWireM
HDC1000温湿度モジュールの使い方について: http://garretlab.web.fc2.com/arduino/lab/temperature_and_humidity_sensor/index.html

Note

8pinoはスケッチの書き込みに癖があるみたいです．このあたりが8pinoはArduino互換というよりTrinket互換機といわれるゆえんでしょうか．8pinoはUSBをPCと繋ぐことで書き込みモードに移項します．書き込みモードになると，pin #1につながっているLEDが点滅します．点滅しているときが書き込み可能時間だそうです．この間にIDEの書き込みボタンを押せば書き込めます．公式サイトのマニュアルでは，書き込みボタンを押す直前・直後にUSBをつなげと書いてありますが，私の環境ではそこまでシビアにやる必要は無いです．ただ，なぜか書き込みモードにならなくなった8pinoがありますが・・・（壊れた？）．

MujinaWorks

2015年3月1日日曜日

8pinoでインフルエンザ感染リスク検知器をつくる①

Parts Lists

Reference

Note

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