仕様に基づき左記の機能を載せました。機能の概要は下部の表をご覧ください。

使ったリーフ（ ボード ）

AI01 4 Sensors 温湿度などの検出

AP03 STM32 MCU CPU基板

AZ01 USB 開発時にPCと接続

AC02 BLE Suger GWと接続

AX02 29pin ベース基板と接続

LTE-M モジュール

クラウドに接続してデータを送受信するためにLTE-M ボードを使用しました。

マイクロテクニカ
LTE-M簡単通信ボード　LTE-STICK

ublox社　SARA-R410M-02

IoT（ Internet of Things ）とは？

ことば通り「物がインターネットを使う」システムやアプリケーションです。

今まではPCでWebページを閲覧したり、メールで情報交換したり、スマートフォンでSNSを利用することが 多かったと思います。これらは人が操作して情報を交換します。「人がインターネットを使う」でした。

IoTは人が介在せずに、物が直接インターネットを使うところに特徴があります。 この場合の「物」とは幅が広く自動車、家電、各種機械、遠隔地のセンサなどさまざまです。

IoTのメリットは？

例です。工場で使う工作機は状態を定期的に確認（保守）して不調ならば修理します。 IoTに対応すれば工作機の状態をインターネット経由で取得して、不調の兆候があれば事前に対処することができます。

・ 人が定期的に現場に出向かなくても良い。
・ 常に状態を把握できる。
・ 兆候（故障の前兆）を知ることができる。
・ 故障前に対処できる。

人件費や出張費用を抑える、工作機が故障してラインの停止を防ぐことができます。

その他でも
・ 人のいない遠隔地でも対応できるので自然災害の予知や予防が期待できる。
・ 広範囲でも対応できるので農業などに貢献できる。
・ 危険な場所や状況でも対応できる。

そのためには・・・
・ 人が介在していなくても、インターネットに接続できる。
・ 人が介在していなくても、測定したり動かしたりすることができる。
・ そのために自動化、省電力化、小型化、･･･が必要になります。

4-sensors leaf

温度センサで温度を測定する。

・温度センサで温度（物理量）を電流の変化に変える（狭義のセンサ）
・電流の変化をデータに変える。
・データをMCUに伝える。（I2C）

温度（物理量）
電流の変化
データ化

使用したLTE-M回線

スマートフォンと同じ様に回線事業者を選択します。今回は auにしました。

LTE-Mは回線により通信方式が異なるため、 LTE-Mモジュールは 利用する回線に合わせて選択します。

使用したインターネットプロバイダ

インターネットと接続するにはインターネットプロバイダが必要です。soracom社にしました。接続サービス以外にデータ保管やそのデータを使用したグラフ化サービスなどクラウドサービスもあります。

使用したクラウドサービス

いろいろなアプリケーションを考えることができます。今回は「密」状態をLINEで通知する簡易的な方法にしました。LINE Notifyを使用しました。

全体の構成をブロック図で検討しました。
組み込み系はハードウエアとプログラムが密接な関係にあるため、両面から全体の構成がイメージできるようにブロック図を書きました。

Arduinoを使用しました。デモンストレーション用であること、トリリオンノード研究会の発表でもArduinoが多用されているためです。Leafonyの各リーフ（ボード）やそこに搭載しているチップは、対応するライブラリがありますのでそれを使用します。

MCUのピン（ポート）アサインをおこないます。

最初に使用するMCUにより利用できるポートが決まります。以下の図では左端の AP03（STM32）です。

次に接続するリーフ接続ポートを並べます。今回は USB リーフ（AZ01）、BLE Sugerリーフ（AC02）、4-Sensorsリーフ（AI01）です。これらのリーフの使用ポートは事前に決まっていますので、そのポートは優先的に決まります。外部に接続する周辺部品を接続するポートは、リーフで使用していないポートになります。

今回は、MEMS温度センサ（D6T）、LTE-Mボード、OLED（表示器）、その他（スイッチや電源電圧監視）です。

それぞれのポートは、ADCやUART、I2C,SPIなどMCUの内部と関連深い（得意とする）ポートがあります。（変更できる場合もあります。）ポートの特徴も考慮しながら個々のポートの特徴も配慮して決めていきます。

（ご参考）ポートを決めるときに便利な表を用意しました。こちらです。

仕様（ハードウエア）から各部品とのインタフェースを検討します。周辺デバイスに対応したライブラリがあればその導入、ライブラリがなければコードを書きます。 MEMS温度センサ（D6T）のインタフェースはライブラリがありません。メーカーから提供されている資料に基づき作成しました。

アプリケーション部分も仕様（ソフトウエア）を機能に分けて、機能ブロック間の関係を明確にします。私はデータを軸に考えますのでデータの構造と流れを中心に設計していきます。以下の図は各周辺デバイスとデータの流れを中心にした機能ブロック図です。

このアプリケーションの主要機能はゲートウエイです。受信したデータを送信する中継機能です。課題は転送時にデータがつまらないようにすることと、エラー発生時に双方に対応をおこなうことです。必要に応じてリングバッファなどを配意しています。

今回はケースに収めます。できるだけ小さくなるように。

注意点は以下のとおりです。

・ケース内寸 幅、奥行き、高さに収まる

・スイッチやOLEDが使いやすい場所にある（ひとつの面に集まる）

・部品同士が干渉しない（ぶつからない）

・電磁気的な配慮（電源線とアンテナの位置関係など）

・配線（特にコネクタ付のケーブルハーネスの挿抜）

・組み立てられる ← これを忘れて困ることが多い私です。

3Dモデリング

昔はバルサ材などでモックアップを作っていました。（これはこれで良いところあります。例）今回は3Dモデリングで確認します。

FUSION360

3Dモデリングには、Autodesk社の FUSION360を使用しています。とても強力なCAD/CAM/PCB統合ツールです。

個人で非商用の場合は機能制限ありますが無償で使えます。こちら

基板上に部品を実際に並べて、場所やお互いの干渉を確認しながら配置を検討します。（いろいろと考えながら楽しい時間です。）

現在は試作でも簡単にPCBを使えますが、ユニバーサル基板を使用しました。（半田付けしないと試作した気持ちにならない私です。その割にはへたですみません。）

部品をすべて取り付けて配線完了。

ケースにも収めてみて、部品同士やケースとの干渉がないことを確認します。

右が今回作成したゲートウエイ、左が前回作成したエッジデバイスです。

複数のエッジデバイスを対象にしています。Leafonyブロックをエッジデバイスのエミュレータとして使用しました。

営業用デモ機なのでケースにまとめてみました。

中身は以下のとおりです。

・密検出エッジデバイス（ 前回の試作機 ）

・密検出ゲートウエイ（今回の試作機）

・MEMS温度センサ・デモ機

・電池、充電器

・USBケーブル

・三脚、取付アダプタ

ちょっと、かっこよくなりました。（かな？）

IoTアプリケーションを作成するときには、電子回路からクラウドまで多くの多彩なデバイスやシステム、プログラミング言語を扱います。

動作環境もエッジデバイスは電源（電力）や、通信環境の制約があったりしますが、クラウドではどちらも豊富にありかなり選択が可能です。対象とするデバイスやシステムの環境、設計・試作する技術もハードウエア、ソフトウエア、通信など幅広く知識も技術も求められます。

すでにAIなどの実装もはじまり、クラウドでは多種のサービスとの連携も進んでいます。常に新しいことに直面します。ICTの世界は常に変わっていくのでそこに追いつくのが大変です。けれども、そこがおもしろいのだと思います。新しいものやことを知り、それによりさらに新しいものを作っていく。やりたいことや作りたいものが拡がっていきます。

最近ではYoutubeなどの動画系や、専門的なネットセミナーなども多くなっています。学ぶ機会も方法も多様になりました。もし、バグなどの問題があっても世界中の誰かが同じような経験を持ちその情報にアクセスできます。

･･･と思う私ですが、気がつくとＰＣの前で居眠りしてたり。

ドキドキし続けることが課題です。

最後までご覧いただきありがとうございました！

電池が不要な漏水センサがあります。そのセンサの紹介と、そのセンサを活用したアプリケーションの製作記です。

PoCですが原理試作というよりは、アプリケーションとしての実証をめざして試作しました。

クラウドとの通信やアプリケーションの操作性の実現方法など具体的な内容をお届けしたいと思います。

使用したリーフ

・ STM32 MCU リーフ

・ BLE Suger リーフ

・ USB リーフ

・ 4 Sensors リーフ

・ 29pin リーフ

使用した通信方法

・ BLE（ エッジデバイス間 ）

・ BLE（ GW - スマートフォン間 ）

・ LTE-M（ GW - クラウド間 ）