ワイヤレスモジュール TWE と XBee を用いたワイヤレス防滴温湿度照度センサを製作しました。Slip21 は 複数のワイヤレスモジュール TWE からセンサ出力を 受信し,記録するソフトです。施設栽培の営農管理用途を考えています。ソフト Slip21 はPC Windows xp 以降で動作します。

Table 1 TWE vs XBee
Wireless moduleTWEXBee S2C
I2C interfaceYesNo
Wake up signalNoYes
ADC range2.4V1.2V
DIP pitch2.54 mm2mm
Peak currentBlue 17 mA
Red 23mA
>100 mA
Transmit power Blue 2.5 dBm
Red 9.2 dBm
(8.3mW)
5 dBm
(3.2mW)
DiagnosticsNoPolling
API programmingApp_Tagnecessary
RegulationFCC CE etc*FCC ESTI RCM
Price[3]¥2137 Blue¥3967
Range abilityWorse
Poor elevation
Better
Good
Evaluated outdoor lifeunder test< 3 years

オンライン測定の利点は遠隔でも状況を把握できる事です。自動記録により,測定結果を翌朝,就寝時の測定結果を知る事ができます。特に夏夜間の高温障害, 冬場の霜対策も立てやすくなるのではないでしょうか。[1][2]

プロバイダが提供する無料ホームページ[5]を始めれば,分散する圃場ハウスの温湿度管理,高所温度やサンルーム内の温湿度 照度を いつでもどこでもスマホから監視できます。

Table 1に両者の比較を示します。TWE Blue の距離特性は XBee に比べ劣ります。3個の XBee が屋外のフィールド 試験において全て故障しました。サンプル数の絶対数が希少で何とも言えませんが,日本の高温多湿に多少の瑕疵があるのかもしれません。TWE ワイヤレスセンサの 販売を BASE enokinet で始めました。「おんどとり」の 1/5 の価格です。[4]

Table 1 shows comparison with TWE and XBee. TWE can assemble on an usual 2.54mm pitch universal board. I measured the peak currents by my built peak current detector. *) CA AU VN JP

DIY wireless device monitors temperature, humidity and light intensity (illuminance) by I2C sensor. You can see the daily report generated by app Slip21 anywhere on a free site with smart phone. I2C thermometer or illuminometer are more precise than conventional analog sensors. The wireless sensors can be installed at the higher location of tall greenhouse where men have to climb a ladder.

3 XBees have broken down in my outdoor field test until 3years. The last XBee EndDevice broke down on 2018-11-28. They might have a defect to endure high humidity in Japan. This is my limited opinion because the samples have been very few.

参照

  1. ハウス栽培の高温対策
  2. 温度調節が難しい、小型ハウスでの高温期栽培について
  3. Amazon.co.jp
  4. マイネットショップ: BASE enokinet
  5. 主要プロバイダホームページスペース
  6. 2.4GHz周波数帯域規格

最小構成 Minimum TWE

Slip21MiniTWEd
Figure11 TWE Minimum recommended
WirelessDeskTop
Photo15 Old wireless desktop with TWE Blue

Figure11 に示す TWE は通信アプリ Teraterm を用いて簡単に無線タグアプリによる測定結果が得られます。しかしながら Teraterm の場合,複数の ワイヤレスモジュールから受信はシリアル順のため,表計算でチャート作成が面倒です。Slip21 はシリアル順データをパラレルにリスティングしますので,表計算が 簡単になります。

TWE Blue の 送信パワーでは木造住宅でも1階と2階との対角線上通信は不可能です。壁面積の大きいモルタル壁も透過伝播しづらい。携帯が通じるトタン 波板内の小屋からも受信は不可能です。屋内外の測定対象を同一親機で受信するには かなりの制限が生じます。中継器を介した場合,子機と中継器間の LQI 情報は 失われてしまいます。親機を屋外に設置するのもいいかもしれません。その場合,親機と屋内PCは数十メートルの伝送が容易な有線 RS232C 通信が安価簡単で いいでしょう。鉄筋コンクリート建築の場合,鉄製ドアを開放して階上階下との間に中継器を設置する必要があるかもしれません。

実機テストを行う前に以下の事前テストを薦めます。ノートPCを送信機代わりとします。親機をワイヤレスルータ(国内ルータ出力は 10mW)に仮託して 予備テストを行ない,通信が 不可なら,ワイヤレス TWE 通信が不可もしくは中継器が何台か必要となります。
Table 3 Japan's wireless LAN regulation[6]
RegionOutput [mW]
US1000
EU100
JP10

屋内間もしくは建屋間で通信するには まず電源があるなら Photo15 に示すようにデータ倉庫になっていた古いPCをワイヤレス LAN にすべきです。旧いデスク トップが \2200 でワイヤレス化でき, むきだし TWE Red より \1300 安価で拡張性が高く信頼性もある。LAN 診断コマンドも充実している。そのうえケーブルが 2本 添付される。受信だけの TWE 親機は Blue で十分でしょう。TWE はビット当たりの通信単価は極めて高く,しかも通信不達通知機能はないので十分考慮して 採用すべきでしょう。制御機器への応用はリスクが高いです。現状では環境測定機器にとどめておくべきでしょう。

Slip21 は直近24時間の日報 TWE.txt をリアルタイムに出力します。PC 内蔵のタスクスケジューラと FTP により, プロバイダなどが提供する無料ホームページにアップロードできます。出先でスマホ等でインターネット接続すればリアルタイムに測定結果がわかります。

Figure 11 shows minimum TWE system. TWE Blue is little power to communicate with 1F and 2F of wooden house. You should invest wireless LAN device at first,as shown in Photo 15. The bare TWE red board is more expensive than ¥1300. You had better MonoStick Blue because the parent device receives only.

TWE is very easy to get a trial measurement by App_Tag and communication app Teraterm or something, although XBee's API binary format communication is hard for beginners to handle.

Installing App Slip21, You can see the measurements on your provider's site or something. Slip21 transforms receiving 2 TWEs serial data to parallel form. Slip21 outputs daily report TWE.txt within 24 hours in an assigned interval.

フィールド試験 Field test

Slip21j
Fig.1 My Measurement System

I2C sensors for TWE

MonoStick and XBee installation photo in manual

Fig.1 に応用例として,私の測定システム構成を示します。測定場所を Photo15 に示します。西側の庇に #5 および#6 を Photo18 のように吊るしています。#1 は Photo17 のように東角に設置していました。#2 は室温測定に使用していました。設置部位は高さ 1.2m の壁と床です。 ワイヤレスモジュール XBee は全て同じ無印 ワイヤアンテナタイプを使用していました。

コーディネータ Coordinator は親機を意味し, EndDevice は子機に相当します。モノワイヤレスの無線タグアプリによる温度,照度,気温湿度測定を開始しています。

Photo19 に示すように#5を#4のケースに入れ,温度と照度の I2Cセンサ出力を得られる改造を施しました。[1] Photo17 の位置だと 風がなく指向性が最悪の位置で停止すると,1Fの MonoStick との通信が途絶えます。Photo16 に示すように中継器を設置すると,2F親機の LQI が増加しました。

改定中のマニュアルをサイトに掲載しています。TWE による直近24時間のチャートを公開しています。 左のボタンをクリックすれば, 表示されます。F5 もしくは Ctrl + F5 キーを押すと,画面が更新されます。F12キーを押すと,リストが表示されます。これらチャートを描画する JavaScript はサイトで公開しています。

参照
[1]複数種類のI2Cセンサーを使用する

Real time

Chart on Enoki
TWE   


Report on eonet
TWE   

enokiNet3
Photo15 outdoor location

Fig.1 shows my measurement system. The wireless devices are located in the photo 15. #4 is located at east, #6 are at west. Each wireless sensor includes a temperature sensor and a illuminance sensor.

This site shows revising manual. Slip21 updates daily record TWE.txt of TWEs in my field all day long at real time. With mobile phone, you can see the report or the daily chart outdoor at real time. Click the left below button. Notice that the chart will not show correct while debugging. I have debugged under duration time of 100000 ms and recording period 10 min.

If you want to refresh the chart, press F5 or Ctrl + F5 to rest browser cash. Press F12 to show the listing by browser console function. JavaScript programs draws these charts. If you see the html file, you will see the JavaScript source.

I have lost 2 XBees in the field test for 3 years. So I stopped #2 and #3. I changed #1 XBee module for #2 on September 13 2018.

0506v
Photo18 #5 #6 1.8 m high 2018-08-28
04Window
Photo16 Repeater 2.7 m high 2019-02-20
04Car1
Photo17 #4 1.8m high 2019-01-27
No4
Photo19 #4 2018-11-29
No5
Photo20 #6 2018-12-01
040506OnTree
Photo21 #6 2017-09-20
Chart
Figure 7 Daily outputs chart
Chart
Figure 9 Analog sensors outputs chart compared with I2C
20170505
Figure 10 Photo cell saturates up to 3500 lux

ポットを逆さまにした日除け用の笠は,本来排水のための穴があり直射日光による輻射熱の響が避けられません。[1] #1 機の笠を Seria と Daiso で入手したゴミ箱を二重日除けにしてみました。外付け温度センサはサイレージ,堆肥,ボカシ,苗床の長期温度管理に適用できます。

Figure 9 に示すチャートは Slip21 のテキストボックスから得られたデータを LibreOffice Calc にコピペして作成しました。リアルタイムチャートを見ても わかるように記録周期10分でも かなり変動します。照度測定には短い記録周期を設定すべきです。

同一場所に設置した#1と#4の測定結果を比較すると,#1のアナログ温度センサの低温における誤差が大きい。夜間は太陽の輻射熱の影響もないからセンサ単体の 誤差でしょう。20°C ないし25°C で誤差が小さくなるようにセンサが設計されているのと辻褄が合います。恒温槽での評価の際よりも悪い結果となったのはよく わかりません。光強度は両方とも同じ型番のフォトセルを使用し,負荷抵抗も同じ値です。XBee と TWE の ADC の違いによるものなのか。設置場所は異なるけど, 同じ XBee 同士でも#1の出力は半分程だから,フォトセル(光電池)のゲインの違いの可能性の方が高いような気がします。安価な I2C デジタル照度センサが 入手できるので光スイッチ用途でもない限り,照度測定するためにフォトセル個別にキャリブレーションをするメリットはないと思います。

参照
[1] 日除けの体をなさない笠

#4 and #6 are located on shown in Photo 15. They are capped double shades to cut off the sun radiation heat. The shades are of one coin trash boxes.

Figure 9 shows a daily outputs chart. I copied and pasted it from Slip21 text box and made by LibreOffice Calc. Looking at real time chart at daytime, Illuminance varies hard even at 10 min recording period. You shoud not set up little recording time in case of light measurement.

I confirmed that analog temperature sensor error would be least around 20°C or 25°C. The error grows big as temperature lowers as shown. #1T and #4T are analog and I2C temperature sensors.

A photo cell saturated up to 750 mV as shown in Figure 10, when illuminance sensor was 3500 lx. The 5S peak was flat, though 5L increased more at the peak. Although #1 and #4 are installed side by side, Photo cell output 1S is far smaller than 4S. They are the same type and the same load resistors. It means that the photo cell has to calibrate to measure photo power. I found that the cheap I2C illuminance sensor was better than photo cell.

Table 2 Server example available Javascript & FTP
ServerJavascriptOn time FTPFee/AD
FC2OKOK -> NGFree with AD
eonetNGOKFree without AD
SakuraOKOKFee without AD

FC2 の無料ホームページは自動 FTP を続けていると,自動化アップロードを拒否するようです。最初はプロバイダが提供するホームページに定時 FTP を 始めるのが無難です。

I have been uploaded 2 files on time on FC2 server, but FC2 refused to do suddenly. I confirmed that FTP software FFFTP could not do uploading. So I have begun uploading at other site eonet. The site is free without advertisement because it is my provider. No ad is very good for smart phone.

I recommend that you will start uploading at your provider web service on time.

連絡先

お問い合わせ等のご連絡は supportアットenoki.net 迄御一報いただけますと幸いです(アットを@に変更して下さい)。

ビニルハウス温室内試験協力パートナーを求めています。
関心のある方,ぜひコンタクトをお待ち申し上げます。クラウドサービス,Android App, Javascript 及び/または SQLite のスキルのある 仲間を募っています。

Contact

I invite cooperative partners to develop the on-line measurement project for greenhouse or a staff to speak English (IELTS: Speaking 5.0, Listening 5.0). Please make contact and inquiry with supportアットenoki.net (Change アット into @). And also a fellow welcome to code Cloud service, Android App, Javascript and/or PHP with SQLite.