LESTERCOM 
LESTERCOMを使うと、各種センサーをつなぐだけで測定データを簡単にWEBにアップすることができます。書込み済みのプログラムに少しばかりの手を加えるだけで簡単にIoTを実現できます。IoT機器開発のための教材としてたいへん有効です。
●WiFi内蔵ESP32-WROOM32マイコンを搭載
ESP32-WROOM32にはWiFi機能が搭載されています。Arduino環境で記述されたサンプルプログラムを参照するととても容易にルータとWiFi接続できることがわかります。
I/Oの数も豊富で、使用できる全ての端子がユニバーサルパターンに引き出されています。
●RTC（リアルタイムクロック）搭載
I2CインタフェースのRTCが搭載されています。定期的なサンプリングに利用できます。世界標準時に常に合わせることで、とても正確な時間間隔を刻むことができます。
●電源
ESP32-WROOM32マイコンには常に3.3Vが供給されています。測定を行わないときはSLEEPにすることで消費電力を軽減できます。
またマイコン用とは別に5V電源を有します。この5V電源はマイコンからON/OFF制御できる構成になっています。センサー等の周辺デバイス用の電源として利用すると、測定を行わないときは電源をOFFすることができます。
これにより計測時以外はほとんど電気を喰いませんからとても低消費電力のシステムが構成できます。
●A/D変換
A/D変換器としてMCP3428Pが搭載されています。I2Cでマイコンとインタフェースされます。
MCP3428Pの分解能は12bit、14bit、16bitが選べますが、多くの場合12bitで十分な場合が多いのでサンプルプログラムでは12bitが使われています。これはサンプル前に少しだけレジスタの設定値を変えるだけで変更可能です。
MCP3428Pは12bitで使った場合、読み込んだバイナリ値がそのまま電圧値（ミリボルト）となっています。これはリファレンス電圧が2.048Vであることによるもので、たいへん便利です。
●サーバーへのアクセス
A/D変換器からデータを読み込んでセンサーに依存する変換を行ったら、そのデータをサーバへアップします。
サーバ上のcgiプログラムをコールする形でデータをアップします。具体的な記述はサンプルプログラムを参照することでわかります。
尚、サンプルプログラムでは弊社URLが記述されています。ここをユーザー様のサーバのURLに書き換えてください。
サーバ上にはこのデータを受け取るためのcgiプログラムが必要です。
これも製品に添付されていますから、FTPソフトでアップしてください。
弊社はハードウェアの設計開発を主な業務としていますからWEBプログラミングは専門ではありません。最低限の機能は果たしますが、決して効率的なスマートなプログラムではないかもしれません。ここはユーザー様でより良いプログラムに書き換えてみてください。
cgiプログラムでデータを受け取りファイルに保存した後はそれを表示するためのhtmlプログラムが必要です。それも添付されていますからご参照ください。googleチャートを使ってグラフ表示するようなプログラムになっています。
これもよりスマートなプログラムを作ってオリジナリティを発揮してください。
●モバイルルータ
LESTERCOMには裏側にUSBポートがあります。ここにUSBタイプのモバイルルータを挿して使います。もちろん近くに接続可能なルータがあればそこにつないで作動させることもできます。
屋外で使用する場合は固定のルータが無いでしょうから、やはりこのUSBコネクタにモバイルルータを挿して使うことになります。
弊社では今のところカシムラという車関係の備品を販売している会社のものを使っています（LESTERCOMには付属していません）。アマゾンで購入することができます。価格は10000円で、モバイルルータとしては格安です。中身は中国製だと思うのですが日本語の説明書もあり、しっかり動いています。
SIMカードは日本通信という会社のものを使っています。月額290円です。この他アマゾンでは6ヶ月や1年の使い切りのSIMカードも販売されています。
モバイルルータはけっこう電気を喰いますから、使わないときはOFFにしたいですね。ただし、電源を入れてからつながるまで40秒ほどかかりますから、その間がもどかしくは感じます。
●パソコンとのインタフェース
ESP32-WROOM32搭載の開発ボードはたくさんあります。そのいずれもシリアル－USB変換デバイスが搭載されています。これにより、USBケーブルで直接パソコンにつながりますし、多くの場合自動で書込み、その後リセットというたいへん便利な使い回しができます。
しかし、ここまで便利な必要があるのでしょうか？ESP32はIO0がLOWの状態でリセットされると書込みモードで立ち上がります。LESTERCOMにはIO0にジャンパーがつながっています。このジャンパーをショートした状態でリセットボタンを押すと書込みモードになります。書込みが終了したらジャンパーを外しリセットボタンを押します。この操作が面倒でしょうか？そんなものだと思っていれば何も感じないものです。
開発中はたしかに便利なのかもしれません。しかし、製品化した場合、この変換デバイスは最初の書込みの1回に使うだけであと使う場面はありません。むしろ使いもしないデバイスのために電気を喰うだけです。
弊社ではこの考え方により、Arduino開発環境で開発する全てのボードに変換デバイスを搭載していません。LESTERCOMも同様です。
このため外付けの変換デバイスが必要です。
秋月電子では種々の変換デバイスが販売されていますが、弊社ではFT232RLを使っています。
ＦＴ２３２ＲＬ
LESTERCOMにはこのキットを搭載するための基板が付属しています。
FT232RLは搭載されていませんので別途秋月電子で購入して搭載してください。
その他、LESTERCOMとつなぐための6Pのフラットケーブルろ6ピンのボックスヘッダが必要です。、これらも秋月電子でいっしょに購入してください。
秋月電子の商品番号を記します。
FT232RL K-06693
6Pフラットケーブル C-16084
ボックスヘッダ6P C-13175
この基板とLESTERCOMを6Pのフラットケーブルでつなぎます。FT232RLのUSBミニコネクタとパソコンのUSBポートをつなぐことでパソコンとインタフェースできます。
ちょっと面倒に感じるかもしれませんが、一度準備すれば今後のArduino関連ボードにLESTERCOMと同様の6Pのヘッダピンを搭載するだけで永遠に使えることになります。たいへん経済的で効率的な手法です。
電子業界の専門分野は細分化されていますから、ハードウェア、ソフトウェア、更にはWEBプログラミングまでを一貫して習得することは非常に困難になっています。
ハードウェアである測定機器から具体的にどうやってサーバに対してデータをアップするのかその辺の具体的な手法がこの基板によって解き明かされます。LESTERCOMで学習した成果を発揮して様々なIoT機器が開発されることを願っています。
さらに詳しい説明
●WiFi内蔵ESP32-WROOM32マイコンを搭載
ESP32-WROOM32にはWiFi機能が搭載されています。Arduino環境で記述されたサンプルプログラムを参照するととても容易にルータとWiFi接続できることがわかります。
I/Oの数も豊富で、使用できる全ての端子がユニバーサルパターンに引き出されています。
●RTC（リアルタイムクロック）搭載
I2CインタフェースのRTCが搭載されています。定期的なサンプリングに利用できます。世界標準時に常に合わせることで、とても正確な時間間隔を刻むことができます。
●電源
ESP32-WROOM32マイコンには常に3.3Vが供給されています。測定を行わないときはSLEEPにすることで消費電力を軽減できます。
またマイコン用とは別に5V電源を有します。この5V電源はマイコンからON/OFF制御できる構成になっています。センサー等の周辺デバイス用の電源として利用すると、測定を行わないときは電源をOFFすることができます。
これにより計測時以外はほとんど電気を喰いませんからとても低消費電力のシステムが構成できます。
●A/D変換
A/D変換器としてMCP3428Pが搭載されています。I2Cでマイコンとインタフェースされます。
MCP3428Pの分解能は12bit、14bit、16bitが選べますが、多くの場合12bitで十分な場合が多いのでサンプルプログラムでは12bitが使われています。これはサンプル前に少しだけレジスタの設定値を変えるだけで変更可能です。
MCP3428Pは12bitで使った場合、読み込んだバイナリ値がそのまま電圧値（ミリボルト）となっています。これはリファレンス電圧が2.048Vであることによるもので、たいへん便利です。
●サーバーへのアクセス
A/D変換器からデータを読み込んでセンサーに依存する変換を行ったら、そのデータをサーバへアップします。
サーバ上のcgiプログラムをコールする形でデータをアップします。具体的な記述はサンプルプログラムを参照することでわかります。
尚、サンプルプログラムでは弊社URLが記述されています。ここをユーザー様のサーバのURLに書き換えてください。
サーバ上にはこのデータを受け取るためのcgiプログラムが必要です。
これも製品に添付されていますから、FTPソフトでアップしてください。
弊社はハードウェアの設計開発を主な業務としていますからWEBプログラミングは専門ではありません。最低限の機能は果たしますが、決して効率的なスマートなプログラムではないかもしれません。ここはユーザー様でより良いプログラムに書き換えてみてください。
cgiプログラムでデータを受け取りファイルに保存した後はそれを表示するためのhtmlプログラムが必要です。それも添付されていますからご参照ください。googleチャートを使ってグラフ表示するようなプログラムになっています。
これもよりスマートなプログラムを作ってオリジナリティを発揮してください。
●モバイルルータ
LESTERCOMには裏側にUSBポートがあります。ここにUSBタイプのモバイルルータを挿して使います。もちろん近くに接続可能なルータがあればそこにつないで作動させることもできます。
屋外で使用する場合は固定のルータが無いでしょうから、やはりこのUSBコネクタにモバイルルータを挿して使うことになります。
弊社では今のところカシムラという車関係の備品を販売している会社のものを使っています（LESTERCOMには付属していません）。アマゾンで購入することができます。価格は10000円で、モバイルルータとしては格安です。中身は中国製だと思うのですが日本語の説明書もあり、しっかり動いています。
SIMカードは日本通信という会社のものを使っています。月額290円です。この他アマゾンでは6ヶ月や1年の使い切りのSIMカードも販売されています。
モバイルルータはけっこう電気を喰いますから、使わないときはOFFにしたいですね。ただし、電源を入れてからつながるまで40秒ほどかかりますから、その間がもどかしくは感じます。
●パソコンとのインタフェース
ESP32-WROOM32搭載の開発ボードはたくさんあります。そのいずれもシリアル－USB変換デバイスが搭載されています。これにより、USBケーブルで直接パソコンにつながりますし、多くの場合自動で書込み、その後リセットというたいへん便利な使い回しができます。
しかし、ここまで便利な必要があるのでしょうか？ESP32はIO0がLOWの状態でリセットされると書込みモードで立ち上がります。LESTERCOMにはIO0にジャンパーがつながっています。このジャンパーをショートした状態でリセットボタンを押すと書込みモードになります。書込みが終了したらジャンパーを外しリセットボタンを押します。この操作が面倒でしょうか？そんなものだと思っていれば何も感じないものです。
開発中はたしかに便利なのかもしれません。しかし、製品化した場合、この変換デバイスは最初の書込みの1回に使うだけであと使う場面はありません。むしろ使いもしないデバイスのために電気を喰うだけです。
弊社ではこの考え方により、Arduino開発環境で開発する全てのボードに変換デバイスを搭載していません。LESTERCOMも同様です。
このため外付けの変換デバイスが必要です。
秋月電子では種々の変換デバイスが販売されていますが、弊社ではFT232RLを使っています。
ＦＴ２３２ＲＬ
LESTERCOMにはこのキットを搭載するための基板が付属しています。
FT232RLは搭載されていませんので別途秋月電子で購入して搭載してください。
その他、LESTERCOMとつなぐための6Pのフラットケーブルろ6ピンのボックスヘッダが必要です。、これらも秋月電子でいっしょに購入してください。
秋月電子の商品番号を記します。
FT232RL K-06693
6Pフラットケーブル C-16084
ボックスヘッダ6P C-13175
この基板とLESTERCOMを6Pのフラットケーブルでつなぎます。FT232RLのUSBミニコネクタとパソコンのUSBポートをつなぐことでパソコンとインタフェースできます。
ちょっと面倒に感じるかもしれませんが、一度準備すれば今後のArduino関連ボードにLESTERCOMと同様の6Pのヘッダピンを搭載するだけで永遠に使えることになります。たいへん経済的で効率的な手法です。
電子業界の専門分野は細分化されていますから、ハードウェア、ソフトウェア、更にはWEBプログラミングまでを一貫して習得することは非常に困難になっています。
ハードウェアである測定機器から具体的にどうやってサーバに対してデータをアップするのかその辺の具体的な手法がこの基板によって解き明かされます。LESTERCOMで学習した成果を発揮して様々なIoT機器が開発されることを願っています。
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