2020システム設計
２０２０年に入ったので、２０１９年のシステムから 新しいシステムに変更します。 ２０２０年のシステムは、次の特徴を持たせます。
- ビニルハウスの電池交換は、１週間に１度
- ビニルハウス１棟に、温湿度センサーを９個配置
- 温湿度の計測データは、電波で取得可能
- ４行ｘ２０桁のLCDで、ビニルハウスの前、中、後の温湿度を表示
- カメラでタイムラスプ撮影
ArduinoMega2560は、デジタルI/Oが22ピンから50ピンと
豊富にあるので、温湿度センサーを９個接続してもピン
が余ります。
22ピンから31ピンに温湿度センサーを接続。
D22 DHT11_0
D23 DHT11_1
D24 DHT11_2
D25 DHT11_3
D26 DHT11_4
D27 DHT11_5
D28 DHT11_6
D29 DHT11_7
D30 DHT11_8
D31 DHT11_9
10個の温湿度センサーを接続して、１個は予備で利用。
シリアルインタフェースはチャネル０からチャネル３の
４チャネルあり、すべてハードウエアで処理できます。
デバッグ用に１チャネル、ZigBeeに１チャネルを使っても
２チャネル分の空きがあります。
電源は、鉛蓄電池を使います。
KITCATと同じサイズなので、ビニルハウス内に入れても
スペースを取らず、フレームから吊るしても問題なし。
LCDは、以下のものを利用。
システムブロック図は、以下。
通信でデータを転送しますが、通信できない場合を
考えて、EEPROMにも同一データを入れておきます。
通信で大電力を消費することを考えて、鉛蓄電池の
充電器を用意しました。
充電器の回路は、信頼性を考えて、秋月電子の
鉛電池充電器キットを利用。
鉛電池充電器キットには、トランスがありません。
直流電源があればよいので、ノートPCのACアダプタを流用。
鉛蓄電池は12V、7.2Ahを予備とします。
鉛蓄電池の端子は、ファストン端子なので
専用端子を用意して対応。
鉛蓄電池の充電器は、タッパーに入れて使いやすく
しておきます。
鉛蓄電池は12V、7.2Ahをフル充電したとき、どのくらいの
時間、連続計測できるのかを計算してみます。
2100mAの２次電池８本で、78時間の計測が可能。
78時間ｘ（7200mA/2100mA）＝267時間。
267時間/24時間＝11.1日。
これで、鉛蓄電池では10日間の連続計測ができる
と試算できました。
現在、温湿度計測装置には、512kビットのEEPROMを
入れて、データをEEPROMに保存してあります。
このEEPROMの容量で、10日間の計測データを格納
できるのかを試算。
512kビット＝64kバイト。
２分ごとに16バイトの計測データを保存するので
１時間では、30x16バイト。24時間で、24x30x16バイト。
10日間では、10x24x30x16バイト＝115200バイト。
64kバイトは65536バイトなので、EEPROMの容量は
５日間分あると計算できます。
これで、EEPROMと鉛蓄電池の交換周期は、５日ごとに
決定できます。
無線装置の電力も必要なので、EEPROMと鉛蓄電池の
交換周期は、５日間としました。
５日間で充分なのかを、マイコンで監視するために
次の回路を用意して調べました。
抵抗分圧で電圧レベルを監視し、緑LEDでOK、赤LEDでNG
を点灯を扱いました。
より単純な回路は、アナログコンパレータを使い実現。
コンパレータは、２つの電圧を比較し、出力をGNDか
電源電圧レベルにするので、出力にLEDを接続して
Good、No Goodを表示させます。
鉛蓄電池は、11Vくらいまで電圧が低下すると
充電しなければ、寿命を著しく縮めてしまう
ので、LED消灯で、要充電とわかるようにして
みました。
非反転端子には、２．５Ｖを与えておいて
Vinからの抵抗で分圧した電圧が２．５Ｖ
より大きいと、LEDが点灯。
２．５Ｖを下回ると、LEDが消灯して充電が
必要と判断できます。
アナログコンパレータの電源は、Arduinoから供給し
可変抵抗器で、比較電圧を調整します。
充電警報器を半田付けすると、次のようになります。
ランチボックスの中に入れて使います。
水分が入らないように、密閉。
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