コンフォートモニタリングセンサーステーションの作り方：10ステップ（写真あり）

このインストラクターは、いわゆるの設計と建設について説明します コンフォートモニタリングステーションCoMoSは、ドイツのカイザースラウテルン工科大学のTUKにある建造物環境学科で開発された、周囲条件用の複合センサー装置です。

CoMoSはESP32コントローラとセンサーを使用しています 大気温 そして 相対湿度 （Si7021）、 風速 （Modern DeviceによるWind sensor rev。C）、および 地球温度 LEDインジケータ（WS2812B）を通して視覚的なフィードバックを備えた、コンパクトで作りやすいケースの中の（黒い電球の中のDS18B20）。また、 照度 局所的な視覚状態を分析するためにセンサー（BH1750）が含まれています。すべてのセンサーデータは定期的に読み取られ、Wi-Fiを介してデータベースサーバーに送信され、そこから監視や制御に使用できます。

この開発の背後にある動機は、一般的に3000€以上の価格である実験室用センサーデバイスに代わる、低コストで強力な代替品を手に入れることです。これとは対照的に、CoMoSは約50€の合計価格のハードウェアを使用しているため、すべての職場または建物の各セクションで個々の熱的および視覚的状態をリアルタイムで決定するために（オフィス）建物に包括的に展開できます。

私たちの研究と部門での関連作業の詳細については、公式のLiving LabスマートオフィススペースWebサイトをチェックするか、LinkedInから直接対応する作者に連絡してください。すべての作者の連絡先はこの説明文の最後に記載されています。

構造上の注意 これはCoMoSの元々のセットアップを説明していますが、それについての情報と説明も提供しています。 いくつかのバリエーション 私達は最近開発しました：標準的な部品から作られたオリジナルのケースの他にもあります 3Dプリントオプション。データベースサーバー接続を備えたオリジナルのデバイスの他に、代替手段があります。 スタンドアロン版 SDカードストレージ、統合されたWIFiアクセスポイント、そしてセンサーの測定値を視覚化するための空想的なモバイルアプリ。対応する章とオプションに記載されているオプションを確認してください。 最後の章のスタンドアロンオプション.

個人的なメモ： これは作者が最初に指示することができ、そしてそれは非常に詳細で複雑な設定をカバーしています。このページのコメント欄、電子メール、またはLinkedInから連絡を取ることを躊躇しないでください。手順の途中で詳細や情報が欠けている場合は、どうぞ。

用品：

ステップ1：背景 - 熱的および視覚的快適性

熱的および視覚的快適性 特にオフィスや職場の環境だけでなく、住宅分野でもますます重要なトピックとなっています。この分野における主な課題は、個人の熱的認識がしばしば広範囲に変化することです。一人の人が特定の熱的条件で暑く感じる一方で、他の人は同じ暑さに感じる。それは 個々の熱知覚 気温、相対湿度、風速、周囲の表面の放射温度などの物理的要因を含む、さまざまな要因の影響を受けます。しかし、また、衣服、代謝活動、そして年齢、性別、体重などの個々の側面が、熱知覚に影響を与えます。

個々の要因は加熱および冷却制御に関しては依然として不確定要素であるが、物理的要因はセンサ装置によって正確に決定することができる。気温、相対湿度、風速、および地球温度を測定し、ビル管理への直接入力として使用できます。さらに、より詳細なアプローチでは、それらをいわゆる計算するための入力として使用できます。 PMVインデックスPMVはPredicted Mean Voteを意味します。それは平均的に人々が与えられた周囲の部屋の条件の下で彼らの熱感覚を評価する可能性がどのようになるだろうかについて説明します。 PMVは-3（低温）から+ 3（高温）までの値を取り、0は中立状態です。

なぜ私たちはここでそのPMVの事に言及しますかそれは、個人的な快適さの分野では、建物内の熱的状況の品質基準として役立つことができる一般的に使用されている指標だからです。 CoMoSを使用すると、PMVの計算に必要なすべての環境パラメータを測定できます。

興味のある方は、熱的快適性、地球規模および平均放射温度の文脈、PMV指数、そしてASHRAE規格の導入についての詳細をご覧ください。

ウィキペディア：Thermal Comfort

ISO 7726熱環境の人間工学

アシュレイNPO

ところで：の分野では、既存のものだけでなく、たくさんの新しく開発されたガジェットもあります。 パーソナライズ環境 個々の熱的および視覚的快適性を提供するため。小型デスクトップファンはよく知られた例です。しかしまた、フットウォーマー、暖房と換気の椅子、またはIR放射暖房と冷房のためのオフィスの仕切りが開発されているか、あるいはすでに市場で入手可能でさえあります。これらのテクノロジはすべて、たとえば職場での局所的な熱状態に影響を与えます。また、このステップの図に示すように、これらはローカルのセンサデータに基づいて自動的に制御することもできます。

パーソナライズされた環境のガジェットと継続的な研究に関する詳細情報は、次のWebサイトで入手できます。

Living Labスマートオフィススペース：個別環境

カリフォルニア大学バークレー校

個人用加熱および冷却装置に関するZENレポートPDF

SBRCウロンゴン大学

ステップ2：システムスキーム

開発プロセスの主な目的の1つは、 無線, コンパクト、そして 安価な 与えられたオープンオフィススペース内の少なくとも10の個々の職場の室内環境条件を測定するためのセンサー装置。そのため、このステーションは、オンボードWiFi接続機能を備えたESP32-WROOM-32と、あらゆる種類のセンサー用の多種多様なコネクタピンおよびサポートされているバスタイプを備えています。センサーステーションは独立したIoT-WiFiを使用し、データベースサーバー上で実行されるPHPスクリプトを介してそれらのデータ測定値をMariaDBデータベースに送信します。オプションで、使いやすいGrafanaビジュアル出力もインストールできます。

上記のスキームは、システム設定の概要としてすべての周辺コンポーネントの配置を示していますが、これはセンサーステーション自体に焦点を当てています。もちろん、PHPファイルとSQL接続の説明も、CoMoSを構築、接続、および使用するために必要なすべての情報を提供するために、後で含まれています。

注意： この説明書の最後には、SDカードストレージ、内蔵WiFiアクセスポイント、およびモバイルデバイス用のWebアプリケーションを備えた代替のCoMoSスタンドアロン版の作成方法に関する手順が記載されています。

ステップ3：供給リスト

エレクトロニクス

写真に示すように、センサーとコントローラー

• ESP32-WROOM-32 mikrocontroller（espressif.com）A
• Si7021またはGY21の温湿度センサー（adafruit.com）B
• DS18B20 +温度センサー（adafruit.com）C
• Rev C.風速センサー（moderndevice.com）D
• WS2812B 5050ステータスLED（adafruit.com）E
• BH1750照度センサー（amazon.de）F

より多くの電気部品：

• 4,7kプルアップ抵抗（adafruit.com）
• 0.14mm²（または類似）の標準ワイヤ（adafruit.com）
• 2倍Wagoコンパクトスプライスコネクタ（wago.com）
• マイクロUSBケーブル（sparkfun.com）

ケース部品
（次のステップでこれらの部品とサイズの詳細な情報を見つけてください。3Dプリンターがある場合は卓球ボールだけが必要です。次のステップを飛ばしてステップ5で印刷するためのすべての情報とファイルを見つけてください。）

• アクリルプレートラウンド50×4 mm 1
• 鋼板丸40×10 mm 2
• アクリルチューブ50×5×140 mm 3
• アクリルプレートラウンド40×5 mm 4
• アクリルチューブ12×2×50 mm 5
• 卓球用ボール6

その他

• ホワイトペイントスプレー
• ブラックマットペイントスプレー
• いくつかのテープ
• 少し断熱ウール、綿パッド、または類似のもの

道具

• 電動ドリル
• 8 mmスチールドリル
• 6 mm木/プラスチックドリル
• 12 mm木/プラスチックドリル
• 薄い手のこぎり
• サンドペーパー
• ワイヤーペンチ
• ワイヤーストリッパー
• はんだごてと錫
• パワーグルーまたはホットグルーガン

ソフトウェアとライブラリ
（数字は、私たちがハードウェアを使ってテストしたライブラリのバージョンを示しています。新しいライブラリも同様に動作するはずですが、異なるバージョンや新しいバージョンを試しているときに時々いくつかの問題に直面しました。）

• Arduino IDE（1.8.5）
• ESP32コアライブラリ
• BH1750FVIライブラリ
• Adafruit_Si7021ライブラリ（1.0.1）
• Adafruit_NeoPixelライブラリ（1.1.6）
• ダラス温度ライブラリ（3.7.9）
• OneWireライブラリ（2.3.3）

ステップ4：ケースの設計と製作 - オプション1

CoMoSのデザインは、ほとんどのセンサーが上部に取り付けられ、温度と湿度のセンサーだけが底部近くに取り付けられた、スリムで縦型のケースを特徴としています。の センサー位置 そして取り決めは測定された変数の特定の要件に従います：

• Si7021 温湿度センサー センサーの周囲の自由な空気循環を可能にし、ケース内のマイクロコントローラーによって発生する廃熱の影響を最小限に抑えるために、ケースの底部近くにケースの外側に取り付けられています。
• BH1750 照度センサー 職場の照明に関する一般的な基準で要求されているように、水平面での照度を測定するために、ケースの平らな上面にが取り付けられています。
• 牧師C 風センサー また、ケースの内部には電子機器が隠されていますが、実際の熱風速計と温度センサーを搭載したタインは、ケースの上部に取り付けられています。
• DS18B20 温度センサー 黒い塗装卓球のボールの中、駅の一番上にマウントされています。上面の位置は、ビューファクタ、ひいてはセンサステーション自体の放射温度による地球温度測定への影響を最小限に抑えるために必要です。

平均放射温度および地球温度センサーとしての黒い卓球ボールの使用に関する追加情報は以下の通りです。

王、シャング&リー、ユグオ。 （2015）日中の屋外環境におけるアクリルおよび銅グローブ温度計の適合性建物と環境89. 10.1016 / j.buildenv.2015.03.002。

リチャード（1987）平均放射温度用の卓球グローブ温度計H&Eng。 １０−１２。

ケースは、製造時間と労力を可能な限り少なくするために、シンプルに設計されています。それは簡単にすることができます 標準部品から作られた ほんのいくつかの簡単なツールとスキルを持つコンポーネント。 または、彼らのサービスで3Dプリンタを持っているのに十分幸運な人たちのために、すべてのケース部分はそうすることができます 3Dプリント 同様に。ケースを印刷するために、このステップの残りをスキップし、必要なすべてのファイルと指示を次のステップで見つけることができます。

のために 標準部品からの構築フィッティング寸法はそれらのほとんどのために選ばれます：

• の 本体 外径50 mm、肉厚5 mm、高さ140 mmのアクリル（PMMA）製パイプです。
• の 底板ステータスLEDの導光体として機能する、直径50 mm、厚さ4 mmのアクリル製円形プレートです。
• A スチールラウンド 直径40 mm、厚さ10 mmの底板の上におもりとして取り付け、本体管の下端の内側にはめ込んでステーションが転倒するのを防ぎ、底板を所定の位置に固定します。
• の トッププレート 本体チューブの内側にも収まります。 PMMA製で、直径40 mm、厚さ5 mmです。
• 最後に、 トップライザーチューブ PMMAも、外径10 mm、肉厚2 mm、長さ50 mmです。

製造と組み立てのプロセスは簡単です。 ドリル穴。鋼鉄円形はLEDおよびケーブルに合うために8つのmmの連続的な穴を必要とします。本体チューブには、USBケーブルとセンサーケーブル用のケーブルフィードスルー、および通気用の穴として、約6 mmの穴が必要です。穴の数と位置はあなたの好みに応じて変えることができます。開発者が選択するのは、裏側に6つの穴（上下に近い）、そして前面に2つ、上部に1つ、下部にもう1つの穴です。

トッププレートは最もトリッキーな部分です。それはトップライザーチューブに合うために中央にまっすぐで連続的な12 mm全体、照度センサーケーブルに合うためにもう一つの中心から外れた6 mmの穴、そして風に合うために幅約1.5 mmと長さ18 mmの細いスリットを必要とするセンサー。参考のために絵を見てください。そして最後に、卓球ボールも地球の温​​度センサーとケーブルに合うように、全体で6 mm必要です。

次のステップでは、底板を除くすべてのPMMA部品を スプレー塗装参照は白です。卓球ボールは、その推定される熱的および光学的属性を確立するために艶消し黒で塗装されなければならない。

鋼鉄円形はあります 糊付け 底板に対して中央に平らにする。トップライザーチューブをトッププレートの12 mmの穴に接着します。卓球用ボールはライザーの上端に接着されており、その穴はライザーチューブの内側の開口部と一致しているので、温度センサーとケーブルはその後ライザーチューブを通してボールに挿入することができます。

このステップが完了すると、ケースのすべての部品を組み立てることができます。きつすぎる場合は少しこすり、ゆるすぎる場合はテープを薄く重ねます。

ステップ5：ケースの設計と製作 - オプション2

CoMoSの訴訟を立案するための選択肢1は依然として迅速で単純なものですが、 3Dプリンタ 仕事はもっと簡単かもしれませんか。また、このオプションでは、ケースは上部、ケース本体、下部の3つの部分に分割されているため、次の手順で説明するように配線と組み立てが簡単になります。

ファイルとプリンタ設定に関する詳細情報はThingiverseにあります。

ThingiverseのCoMoSファイル

使用する指示に従う 白いフィラメント 上部とケースのボディパーツには強くお勧めします。これはケースが日光の下であまりにも早く過熱するのを防ぎ、誤った測定を避けます。 T透明フィラメント LEDインジケータの照明を可能にするために下部に使用する必要があります。

選択肢１からの別の変形は、金属の丸が欠けていることである。CoMoSが転倒するのを防ぐために、ベアリングボールや金属製のワッシャの束のようなあらゆる種類のおもりを透明な底部分の中/上に配置する必要があります。それは、いくらかの重さにフィットして握るためにまわりに縁があるように設計されています。または、CoMoSを両面テープを使用して設置場所にテープで貼り付けることもできます。

注意： Thingiverseフォルダには、CoMoSケースにマウントできるマイクロSDカードリーダーケース用のファイルが含まれています。この場合は任意選択であり、この命令の最後のステップで説明されているスタンドアロンバージョンの一部です。

ステップ6：配線と組み立て

ESP、センサー、LED、およびUSBケーブルは はんだ付け そしてこのステップの写真に示されている回路図に従って接続されています。の PIN割り当て 後述のコード例と一致すると、

• 14 - リセットブリッジ（EN） - グレー
• 17 - WS2811（LED） - グリーン
• 18 - DS18B20 +用プルアップ抵抗
• 19 - DS18B20 +（1線式） - 紫
• 21 - BH1750&SI7021（SDA） - ブルー
• 22 - BH1750&SI7021（SCL） - 黄色
• 25 - BH1750（ヴィーイン） - ブラウン
• 26 - SI7021（V型） - 茶色
• 27 - DS18B20 +（V-in） - ブラウン
• 34 - 風速センサー（TMP） - シアン
• 35 - 風速センサー（RV） - オレンジ
• VIN - USBケーブル（+ 5V） - 赤
• GND - USBケーブル（GND） - 黒

Si7021、BH1750、およびDS18B20 +センサーは、ESP32のIOピンを介して給電されます。これは、最大消費電流がESPの1ピンあたりの最大供給電流を下回っており、センサ通信エラーが発生した場合にセンサの電源を切断してセンサをリセットできるようにする必要があるためです。詳細については、ESPコードとコメントを参照してください。

Si7021およびBH1750センサー、 USBケーブルは、次のステップで組み立てるために、専用のケース穴にケーブルを通した状態でハンダ付けする必要があります。 WAGOコンパクトスプライスコネクタは、USBケーブルで機器を電源に接続するために使用されます。すべてUSBで5 V DCで給電され、これは3,3 VのESP 32のロジックレベルで動作します。オプションで、マイクロUSBケーブルのデータピンをマイクロUSBプラグに再接続し、ESPのマイクロUSBに接続することができます。ケースは閉じている間にESP32にコードを転送するための電源入力およびデータ接続としてのソケット。そうでない場合、スキームに示すように接続されている場合、ケースを組み立てる前に最初にコードをESPに転送するために、別の無傷のマイクロUSBケーブルが必要です。

の Si7021温度センサー 底面の近く、ケースの裏側に接着されています。ケース内で発生した熱による誤った温度測定値を避けるために、このセンサーを底面の近くに取り付けることが非常に重要です。この問題の詳細については、「エピローグの手順」を参照してください。の BH1750照度センサー 天板に接着され、 風センサー 反対側のスリットに挿入してはめ込みます。紛失してもフィットしない場合は、センサーの中央部の周りに少しテープを貼って固定します。の DS18B20温度センサ トップライザーを通して卓球ボールの中にボールが挿入され、最終位置はボールの中心になります。上部ライザーの内側には断熱ウールが充填され、下部開口部は、伝導性または対流による地球への熱伝達を防ぐために、テープまたはホットグルーでシールされています。の LED 底板を照らすために、下を向いたスチールの丸穴に取り付けられています。

すべてのワイヤ、スプライスコネクタ、およびESP32がメインケースの内側に入り、すべてのケース部品が最終的な組み立てにまとめられます。

ステップ7：ソフトウェア - ESP、PHP、およびMariaDBの設定

ESP32マイクロコントローラは プログラム済み を使用して Arduino IDE Espressifが提供するESP32 Coreライブラリ。 ESP32互換性のためにIDEを設定する方法に関するオンラインで利用可能なチュートリアルがたくさんあります。たとえば、ここにあります。

セットアップしたら、添付 コード ESP32に転送されます。わかりやすくするために全体を通してコメントしていますが、主な機能は次のとおりです。

• それは持っていますユーザー設定"冒頭のセクションでは、個々の変数を設定する必要があります。 WiFi IDとパスワード、データベースサーバIP、および希望のデータ読み取り値と送信期間。それはまた、不安定な電力供給の場合にゼロ風速の読みを０に調整するために使用することができる「ゼロ風調整」変数を含む。
• コードには平均が含まれています 校正係数 著者によって10の既存のセンサーステーションのキャリブレーションから決定されます。詳細および個々の調整については、エピローグの手順を参照してください。
• コードのいくつかのセクションには、さまざまなエラー処理が含まれています。特にESP32コントローラで頻繁に発生するバス通信エラーの効果的な検出と処理。繰り返しますが、詳細についてはエピローグのステップを参照してください。
• それは持っています LEDカラー出力 センサーステーションの現在の状態とエラーを表示します。詳しくは、結果のステップを参照してください。

添付の PHPファイル データベースサーバのルートフォルダのserverIP / sensor.phpにインストールしてアクセス可能にする必要があります。 PHPのファイル名とデータ処理の内容は、ESPの呼び出し機能コードと一致している必要があります。反対に、データベーステーブルの設定と一致していると、データ読み取り値を保存できます。添付のサンプルコードは一致していますが、いくつかの変数を変更した場合は、システム全体で変更する必要があります。 PHPファイルには最初に調整セクションが含まれています。このセクションでは、システムの環境に応じて個々の調整が行われます。 データベースのユーザー名とパスワードデータベース名。

MariaDBまたはSQL データベース センサーステーションコードとPHPスクリプトで使用されているテーブル設定に従って、同じサーバー上にが設定されています。サンプルコードでは、MariaDBデータベース名は "sensorstation"で、 "data"という名前のテーブルにUTCDate、ID、UID、Temp、Hum、Globe、Vel、VelMin、VelMax、MRT、Illum、IllumMinの13列が含まれています。とIllumMax。

直接データベースの視覚化のためのオプションとして、Grafana分析および監視プラットフォームをサーバーに追加インストールすることができます。これはこの開発の重要な機能ではないので、この説明ではこれ以上説明しません。

ステップ8：結果 - データの読み取りと検証

すべての配線、組み立て、プログラミング、および環境設定が完了すると、センサーステーションはデータ読み取り値をデータベースに定期的に送信します。電源が入っている間、いくつか 操作状態 下から表示されます LED 色：

• 起動中、LEDは黄色に点灯し、WiFiへの接続が保留されていることを示します。
• 接続中および接続中は、インジケータは青色です。
• センサーステーションはセンサーの読み取り値を実行し、それを定期的にサーバーに送信します。転送が成功するたびに、緑色のインパルスが600ミリ秒で表示されます。
• エラーが発生した場合、インジケータはエラーの種類に応じて赤、紫、または黄色がかった色になります。一定時間または一定数のエラーが発生すると、センサーステーションはすべてのセンサーをリセットして自動的に再起動します。これも起動時に黄色のライトで示されます。インジケーターの色について詳しくは、ESP32コードとコメントを参照してください。

この最後のステップが完了すると、センサーステーションは連続的に動作します。現在までに、10個のセンサーステーションのネットワークが設置され、前述のLiving Labスマートオフィススペースに稼働しています。

ステップ9：代替案：スタンドアロン版

CoMoSの開発は継続しており、この継続的なプロセスの最初の結果は次のとおりです。 スタンドアロン版。 CoMoSのそのバージョンは、環境データを監視し記録するためにデータベースサーバーとWiFiネットワークを必要としません。

の 新しい主な機能 は次のとおりです。

• データの読み取り値は、Excel用のCSV形式で内部のマイクロSDカードに保存されています。
• あらゆるモバイル機器からCoMoSにアクセスするための統合WiFiアクセスポイント。
• このステップに添付されている写真とスクリーンショットに示すように、ライブデータ、設定、およびSDカードから直接ファイルをダウンロードして保存するためのWebベースのアプリケーション（ESP32の内部Webサーバー、インターネット接続は不要）。

これはWiFiとデータベース接続に代わるものですが、キャリブレーションやすべての設計と構築を含む他のすべての機能は元のバージョンのままです。それでも、スタンドアロンのCoMoS 経験とさらなる知識が必要 ESP32の内部ファイル管理システム「SPIFFS」にアクセスする方法、およびHTML、CSS、およびJavascriptを少しだけ認識してWebアプリケーションの動作を理解する方法について説明します。動作するには、さらにいくつか/異なるライブラリが必要です。

プログラミングとSPIFFSファイルシステムへのアップロードの詳細については、必要なライブラリについて添付されているzipファイル内のArduinoコードと、以下の参照を確認してください。

espressifによるSPIFFSライブラリ

me-no-devによるSPIFFSファイルアップローダ

PedroalbuquerqueによるESP32WebServerライブラリ

この新しいバージョンは、将来公開されるかもしれないまったく新しい指導可能なものにするでしょう。しかし今のところ、特に より経験豊富なユーザー向け基本的な情報や設定に必要なファイルを共有する機会を逃したくありません。

スタンドアロンCoMoSを構築するための簡単なステップ：

• 前の手順に従ってケースを作成します。必要に応じて、マイクロSCカードリーダーをCoMoSケースに取り付けるための追加ケースを3D印刷します。 3Dプリンタを利用できない場合は、カードリーダーをCoMoS本体の中に入れることもできます。心配は無用です。
• すべてのセンサーを前述のように配線しますが、さらに、このステップに添付されている配線方式に示されているように、マイクロSDカードリーダー（amazon.com）とDS3231リアルタイムクロック（adafruit.com）を取り付けて配線します。注意：プルアップ抵抗とoneWire用のピンは、元の配線方式とは異なります。

• Arduinoのコードを確認し、WiFiアクセスポイントの変数 "ssid_AP"と "password_AP"を自分の好みに合わせて調整します。調整しない場合、標準SSIDは "CoMoS_AP"、パスワードは "12345678"です。

• マイクロSDカードを挿入し、コードをアップロードし、SPIFFSファイルアップローダを使用して「data」フォルダの内容をESP32にアップロードし、モバイルデバイスをWiFiアクセスポイントに接続します。

• 携帯電話のブラウザで「192.168.4.1」に移動してお楽しみください。

アプリ すべてHTML、CSS、およびJavaScriptに基づいています。それはローカルです、インターネット接続は含まれていないか、必要とされていません。セットアップページとメモリページにアクセスするためのアプリ内サイドメニューを備えています。に 設定ページ現地の日付と時刻、センサーの読み取り間隔など、最も重要な設定を調整できます。すべての設定はESP32の内部ストレージに恒久的に保存され、次回の起動時に復元されます。に メモリページSDカード上のファイルのリストが利用可能です。ファイル名をクリックすると、CSVファイルがモバイルデバイスに直接ダウンロードされます。

このシステム設定により、室内環境条件を個別に遠隔監視することができます。すべてのセンサー測定値は定期的にSDカードに保存され、新しいファイルが新しい日ごとに作成されます。これにより、アクセスやメンテナンスを必要とせずに数週間または数ヶ月間の連続操作が可能になります。前述したように、これはまだ 進行中の研究開発。あなたがさらなる詳細または援助に興味があるならば、コメントを通して直接またはLinkedInを通して直接対応する作者に連絡することを躊躇しないでください。

ステップ10：エピローグ - 既知の問題と見通し

この説明書に記載されているセンサーステーションは、長く続いている研究の成果です。その目的は、屋内環境条件に対して信頼性があり、正確でありながら低コストのセンサーシステムを作成することです。これはいくつかの深刻な課題を抱え、抱えています。その中で最も確実なものはここで言及されるべきです。

センサーの精度と校正

このプロジェクトで使用されるセンサーはすべて、低コストまたは中コストで比較的高い精度を提供します。ほとんどの機器は、内部ノイズ低減と通信用のデジタルバスインタフェースを備えているため、キャリブレーションやレベル調整の必要性が少なくなります。とにかく、センサーは特定の属性を持つケース内またはケースに取り付けられているため、添付の写真で簡単に示されるように、完全なセンサーステーションのキャリブレーションが作成者によって行われました。合計10個の同じように作られたセンサーステーションが定義された環境条件でテストされ、TESTO 480プロフェッショナル屋内気候センサーデバイスと比較されました。これらの実行から、サンプルコードに含まれるキャリブレーション係数が決定されました。それらは、個々のセンサーに対するケースおよび電子機器の影響の簡単な補正を可能にします。最高の精度を達成するために、各センサーステーションのための個々のキャリブレーションが推奨されます。このシステムのキャリブレーションは、この説明書に記載されている開発と構築に加えて、著者の研究の2番目の焦点です。これは、査読中であり、オンラインになるとすぐにここにリンクされる予定です。作者のWebサイトでこのトピックに関する詳細情報を見つけてください。

ESP32の動作安定性

このコードで使用されているArduinoベースのセンサーライブラリのすべてが、ESP32ボードと完全な互換性があるわけではありません。この問題は、特にI2CおよびOneWire通信の安定性に関して、オンラインのさまざまな場所で広く議論されています。この開発では、ESP32のIOピンを介してセンサーに直接電力を供給してリセット目的で電源を切断できるようにすることに基づいて、新しいエラー検出と処理の組み合わせが実行されます。今日の観点からは、この解決策は提示されていないか、広く議論されていません。それは必然的に生まれました、しかし、今日まで数ヶ月とそれ以降の手術期間のために順調に走っています。まだそれはまだ研究のトピックです。

見通し

この指導可能な、さらに書かれた出版物や会議のプレゼンテーションと共に開発を広げ、広くてオープンソースのアプリケーションを可能にするために著者によって行われます。その間、研究は、特にシステム設計と製造可能性、およびシステムの較正と検証に関して、センサステーションをさらに改善するために続けられている。このインストラクターは、将来の重要な開発について更新される可能性がありますが、最新の情報については、作者のWebサイトを参照するか、LinkedInから直接作者に連絡してください。

対応する作者：Mathias Kimmling

2人目の著者：Konrad Lauenroth

リサーチメンター：Sabine Hoffmann教授

の二等賞
はじめての作者