inakabito's lab

電圧ロガーのソフトウエア編です。

記事内容に不足があり、新しくArduino IDEをインストール
したときコンパイルエラーとなることがわかったので
修正しました。2020.01.03

まとめ
　製作は一段落しましたので、ソフトウエアの設定と
　動作確認をしましょう。
　・ESP8266ボードマネージャインストール
　・各モジュールのライブラリインストール
　・ESP8266ボードの設定
　・動作テスト

ESP8266ボードマネージャインストール
　「ファイル」->「設定」追加のボードマネージャのURLを
　設定する。下記をコピペ
http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json


ボードマネージャを開いて


espと入れて、検索（検索文字の反応遅れ感じるかも）
　esp8266 by ESP8266 Community バージョンx.x.x
　バージョン2.4.2で動作確認取れています。
　バージョン2.5.2も大丈夫そうです。

　最新バージョンは注意が必要です。
　バージョンを選んでインストール


　ボードの設定　Generic ESP8266 Moduleを選ぶ


各モジュールのライブラリインストール
　ライブラリの管理を選んで


ライブラリマネージャで追加ライブラリをインストール
　ADS1015で検索Adafruit ADS1X15 by Adafruitをインストール


　RTClibで検索RTClib by Adafruitをインストール


　SSD1306で検索　Adafruit SSD1306 by Adafruitをインストール


　GFXで検索Adafruit GFX Library by Adafruitをインストール


　Time library for Arduinoでネット検索
　GitHubからダウンロードして
　zip形式のライブラリをインストールを選ぶ。

　ファイル名を指定してインストール


ライブラリが足らないことがわかりました。2020.01.03追記
　Adafruit Unified Sensorで検索
　Adafruit Unified Sensor by Adafruitを選んでインストール


　メッセージダイアログ
　「install'Adafruit Unified Sensor'only」を選んで
　インストール


ESP_Adafruit_SSD1306.hをネット検索
　GitHubからダウンロードして


　zip形式のライブラリをインストールを選ぶ。


　インストールするライブラリを含むフォルダを指定
　

ESP8266ボードの設定
　書き込む前に、ボード設定のそれぞれ項目を、設定してくだされい。

　flash size　4M（3M SPIFFS）
　シリアルポート
　　マイコンをUSB接続した時表示されるポートを選ぶ
　ほかはとりあえずそのままでいいかな。

！！お知らせしておきたいこと！！
　Rasberry PiでArduino IDEを使っている方へ
　Pi 3 Model B、Pi 3 Model B+（他は未確認）で
　ESP8266のスケッチをコンパイル時にPiがフリーズ
　してしまうことがありました。
　2018年9月頃確認しています。
　（既に改善されている可能性もあります。）
回避方法は
　コンパイルや書き込み時にArduino IDE以外のソフトを起動しないこと。

動作テスト
　電圧切り替えジャンパーを12V接続にしておきます。
　ＡＣアダプタは必ずセンタープラスのものを使ってください。

　ＡＣアダプタをAC100Vコンセントに挿し、
　異常を感じたらすぐに抜けるようにしながら、
　ＤＣジャックにプラグを挿します。

　AE-ESP-WROOM02-DEVの赤LEDが点灯しましたか？
　焦げくさいニオイがしてないですよね？
　異常のないことを祈ります。

　AE-ESP-WROOM02-DEVをマイクロＢ ＵＳＢケーブルで
　パソコンに接続します。

IO2の入力のテスト
　「ファイル」→「スケッチの例」→「Basics」
　→「DigtalReadSerial」を開く。


　下の方delay(1)を(10)に変える。


　AE-ESP-WROOM02-DEVのPGMを押しながら
　RSTを押して離して、PGMを離す。

　Arduino IDEソフトの書き込みボタン(○の中に→)を押す。
　「ボードへの書き込みが完了しました。」を待つ

　デジタル入力のピンヘッダ一番上へプラス+24V
　（12〜24V）2番目にGNDを接続すると
　入力ありとなる。

　書き込み終了したらシリアルモニタ(虫眼鏡？マーク)を
　表示して、連続表示される数字をみる。
　入力なしで「1」入力ありで「0」が表示されればＯＫ


RTCのテスト
　「ファイル」→「スケッチの例」→「RTClib」
　→「DS1307」開き書き込む。

　シリアルモニタを開き、下の方の通信速度を57600bpsへ変更

　日付、時刻が表示されていればＯＫ

ADCのテスト
　「ファイル」→「スケッチの例」→「Adafruit ADS1X15」書き込む。

　シリアルモニタを開き、下の方の通信速度を9600bpsへ変更

　極端に大きな数字4095とか表示されなければＯＫかな。

OLEDのテスト
　上手く行かなかったので省略します。
　ロガースケッチを書き込めば、IPアドレスが表示されます。

SDのテスト
　ボードのＤＣプラグ、ＵＳＢケーブルを抜いてから
　ＳＤカードを挿してください。フォーマットはFAT32
　「ファイル」→「スケッチの例」→「SD(esp8266)」
　→「CardInfo」

　ボードのＵＳＢポート番号を再確認!!
　電源を入れ直すと変わっていることがありますので
　再確認してください。(「ツール」→「シリアルポート」)

下は表示例なのでファイルの有無で表示が変わります。


スケッチは下記よりダウンロード出来ます。
　どちらのスケッチもまだまだ改善の余地があります。

　タイミング信号入力でログするスケッチ
　ＷＥＢへのアクセスがあると、測定タイミングずれる不具合があります。
espwifidatarecwithtrig...
　一定時間間隔でログするスケッチ
espwifdatarecording.zip

ダウンロードしたスケッチをネットワーク環境に合わせて
編集する必要があります。
　SSID,PASSWORD,IPアドレス,gateway,subnet,dns

スケッチ編集後検証ボタン(○印にレ点)押してしばらく待つ
　コンパイルエラーになるかな？
　「コンパイルが完了しました。」となりましたか？

SDカードに入れておくファイルは
　下の写真のようにスケッチを開いて


スケッチのフォルダを表示


SDRootフォルダを開き


フォルダの中のフォルダとファイル全部を
SDへコピーしてください。(不要ファイルも含まれます)



ログデータを見る方法
　URLへ　board IP address/filenameのように入力
　例 192.168.11.253/20200101.csv
　データが表示されるはずです。

スケッチ作成に当たってはネット上に公開された
作例を参考にさせていただきました。
貴重な情報を公開されている方々に感謝します。

公開しながらわかりにくいところを編集しています。

電圧ロガーの製作編です。後編

まとめ
　ユニバーサル基板裏側配線をします。
　12V、24V電源電圧切り替えジャンパーの接続

メッキ線で配線接続
太い配線はΦ0.5mmの錫メッキ線です。
はんだメッキ線に比べ、はんだの流れが良くないので
長めの加熱で良くなじませてください。

Φ0.5mmを使うのは5V、3.3V、GND各ラインです。
細い配線はΦ0.3mmのはんだメッキ線を使います。

基板の端子と十分重なるようにして
接続点にメッキ線をはんだづけします。
はんだだけでつなぐことはしないでください。

配線を曲げるところをピンセットで挟みます。
次に、メッキ線を手で引っ張り、必要な角度に曲げます。
曲げたところをはんだづけします。

基板裏ジャンパー線3箇所
メッキ線にチューブを被せています。被覆電線でもＯＫ

配線を接続します。SD周りとI2Cほか


電源電圧切り替えジャンパー
むらさきとグレー配線接続で24V使用接続


電源電圧切り替えジャンパー
グレーのジャンパー線で12V使用接続

（RTCのバックアップ電池を取り付けました。）

メッキ線、ジャンパー線の配線図のようなものです。
SDの配線4本（CS、DI、SCK、D0）を
AE-ESP-WROOM02-DEVのそれぞれのIOへ接続する。

I2CはSDA（○印）SCL（△印）で表示しています。
AE-ESP-WROOM02-DEVとレベル変換（写真上側）は3.3V系
レベル変換からOLED、RTC、ADC（写真下側）は5V系
3.3V系の○印同士、△印同士を接続する。

5V系の○印同士、△印同士を接続する。

ホトカプラからIO2へ接続する。
IO16、TOUT（A0）、3.3VのＪＰは
現在は使っていないので省略しても良いです。

TLP371ホトカプラが2個並んでいるのは出力回路で
将来の拡張に備えて実装しています。

配線確認
電源電圧の違いで電源の構成が変わります。
12V使用時は12V→5V、24Vでは24V→12V→5Vとなります。

まずは配線図を見ながら基板裏配線をよく確認します。
テスタによる導通確認は
各GND間に導通があることを確認します。


12V電源接続の時は、DC入力の間、5Vの間、別系統5V間の導通を確認します。


24V電源接続の時は、DC入力の間、12Vの間の導通を確認します。
5Vの間、別系統5V間の導通を確認します。


基板裏から3.3Vラインの導通を確認
ESP-WOOM-02モジュール、SD、レベル変換の間

間違いのまま通電すると破壊してしまう可能性が高いです。
ここまで頑張って組み立てたのに、
だめにしてしまわないように注意深く見てください。

ここまで出来た方は
面倒な作業をよく頑張りました。

電圧ロガーの製作編です。中編

まとめ
　ユニバーサル基板に部品や、各モジュールを
　取り付ける。

ピンヘッダの取り付け
基板に挿しただけでは水平に取り付けられないので


何か載せて水平にしてから、端のピンをはんだづけで固定


残りのピンをはんだづけします。


表面実装部品の取り付け
　取り付け方向注意してください。
ずれないように工夫してください。


I2Cバス双方向電圧レベル変換
はんだをしっかりと流してください


チップコンデンサ0.1μF取り付け
チップコンの片端子と、取り付ける基板穴の片方だけ予備はんだしておく。
ピンセットで挟んで位置を合わせて、
予備はんだ済側の、基板とチップコン両方に接触するように
コテ先をつけて仮固定します。もう片方をはんだづけ後
仮固定側はんだをつけ直します。難しいかな
取り付け方の参考情報


レギュレータとチップコン取り付け
レギュレータNMJ2845DL1-05（表面実装）
チップコンデンサ　1μF 2個
チップコンデンサ　10μF 1個


チップコン同士が密着するところは、
後から付けたほうが良いかな
チップコン同士と基板にはんだが流れていること。

テスタでチップコンの端子間が
ショートしていないことを確認しておいてください。

抵抗の取り付け
基板に挿して抜けないようにリードを曲げておく。

上から
縦の3本は10K、次の横向き2本は左から6.8k、2.7k
次は3K2本、次は左から510、10K
次は同じく左から510、10Kとなっています。

曲げた抵抗リードを必要長さにカット、
部分的に曲げ加工しておく。
部分的にはんだづけしておく


ホトカプラを挿す。
LEDを取りつけるところ以外ははんだづけ。
LEDの場所は後の方の写真を見てください。


ジャンパー線を取り付け忘れていました。
下の写真を参考にRTC近くと、レギュレータ上の2箇所のジャンパー線を取り付けてください。RTC近くはVcc、Gnd端子の横辺りです。


OLEDの追加工
錫メッキ線をふたつ折りにして、
折り曲げた方の先端2〜3ミリをペンチで挟んで曲げる。
OLEDの大きな穴にのせてはんだづけ


はんだづけしたメッキ線を曲げる


OLEDがマイクロＳＤに接触しないようにするためです。
基板に挿してはんだ付けします。


ピンヘッダがはんだづけできる限界の高さまで浮かせてます。


ターミナルブロックとＤＣジャックは一緒に挿して
はんだづけしてください。
先にＤＣジャックをつけるとターミナルブロックが入らないことがあります。
入らない時はターミナルブロックの接触面を少し削ってください。


基板の印に合わせて各モジュールを挿入はんだづけ。
RTCとADCはできるだけ水平に取り付けて、
さらに、Ｕの字に曲げたメッキ線の片方を
モジュールの大きい穴に通して、モジュールと基板に
はんだづけして固定します。

LEDのリードはホトカプラのリードと一緒に入れます。
ホトカプラのリードの中央をピンセットで押すと
少し曲がるので、入れやすくなります。
ホトカプラ側がLEDの短いリードになります。
リセッタブルヒューズを取り付けます。
ターミナルブロック横　XEF017
ホトカプラ横　050XF

※この写真ではジャンパー線2箇所が取り付け未了です。

レギュレータモジュール作成 取り付け
レギュレータNJM78L05SU3と1μFチップコンを
SOT-89変換基板（10枚入）P-10835に取り付けて
ジャンパー接続と端子をつけて
レギュレータモジュール製作方法



リード線を下に裏から見て、左から入力、グランド、出力です。
DCジャックとADCの間に取り付け、ADCから穴一つ離して
ADCのＧＮＤの隣にグランド、ＶＤＤの隣に出力となるように
基板穴に挿し、グランド、出力をADC側へ、
残りを反対へリードを曲げて仮固定します。
（DCジャック後側にポリイミドテープを貼っておく）


裏返して、曲げたリードをADC端子のところでカットして
はんだづけします。もう一本のリードは、はんだづけして
残りリードをカットします。（写真下方左側中央寄り）
ポリイミドテープをレギュレータ取り付け位置に貼ります。


レギュレータを取り付けます。
捺印面が基板側なるように


全体はこのようになりました。

※この写真ではジャンパー線2箇所が取り付け未了です。

次は裏の配線です。