太陽電池で動くワイヤレス環境センサー

前回の記事のドアセンサーで使ったTWELITEを使って、太陽電池で動くワイヤレス環境センサーを作りました。
BME280で温度・湿度・気圧を計測し、定期的に無線で送信することができます。電気二重層コンデンサを搭載しており、夜間もデータ送信が可能です。
主にエナジーハーベストの実験目的です。


使ったもの

受信用はMONOSTICKをRaspberry PiにUSB接続しています。

太陽電池はTWE-EH SOLARに付属していますが、試しに室内用の別のパネルに変えてみました。日の入らない室内など、暗めの環境では有効ですが、屋外など十分昼に明るくなる環境であれば付属のものでも十分動作しそうです。

※ BME280のブレークアウトボードは、商品名にSPIとか書いてありますがI2C接続です。

作り方

配線方法は、TWE-EH SOLARの製品ページにあるPDFの通りです。
https://mono-wireless.com/jp/products/TWE-EH-SOLAR/index.html

裏面はこんな感じに。だいぶ空間が空いていてスカスカ。ケースは手持ちの適当なやつですが、ちゃんと選べばもっと小さくもできそう。

TWELITEには上記ページにある「無線タグアプリ」の子機用のファームウェアを書き込み、10分に一度,BME280の情報を送信するように設定します。注意書きにある通り、起動時のOTAは無効にするようオプションビットを設定しておきます。

またMONOSTICKにも「無線タグアプリ」の親機用(MONOSTICK BLUE用)を書き込みます。

すると、親機の方のシリアルにデータが流れてくるので、あとはこれを記録してあげればOKです。

キャパシタ電圧の変化

A1の値として、キャパシタ(電気二重層コンデンサ)に蓄電されている電圧値(の1/2の値)を取得することができます。これをプロットしてみると、夜間に暗くなった時にキャパシタの電力を使って動作している様子を見ることができます。以下は約4日分のデータ。夜間に電圧が落ちて,日が出てくると一気に充電されています。

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今回設置したのは屋外の直射日光の当たらない場所ですが、ちゃんと終夜で動いています。ただし、夜間も暗いながらも夜間灯の光が入っており、多少は消費を緩和している可能性はあります。