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すっさんぽ
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BME280を使った温湿度計のケースを3Dプリンタで製作した

BME280を使用した温湿度計・気圧計のケースを、3Dプリンタで製作しました。

機能 #

  • 10分に1度、気温・湿度・気圧を計測し、Ambientに送信
    • Ambient: IoTデータの可視化サービス
  • 単3乾電池2本で駆動
    • ESP32-WROOM-32Eを使用
Ambientに送信されたデータ

Ambientに送信されたデータ

製作の様子 #

元々は、ブレッドボードに乗せただけのものでした。
ESP32とBME280で、温湿度計を作った

温湿度計を急ごしらえした時のもの

温湿度計を急ごしらえした時のもの

それからしばらくは、ESP32のまま使用したり、ESP8266で使用したりと、落ち着いた場所がありませんでした。 3Dプリンタを導入してケースを製作できるようになったことから、やっとBME280に安住の地を作ったという流れです。

気付き #

  • ネジを表に配置したが、裏側に埋め込むように作ると良さそうだった
  • 柱を受ける皿・溝みたいなのがあれば、位置を合わせやすそう
  • Fusion 360の矩形状パターン機能のおかげで、スリットがだいぶ楽に作れた
  • 何年も塩漬けになっていたモジュールを消費できてよかった

センサーは基板から離す #

ケースが出来上がったら屋外に設置しようと思っていたのですが、かなわなくなってしまいました。 BME280モジュールを基板にがっちりはんだ付けしてしまったので、この実装では、ESP32も外気に露出することになってしまいます。 屋外だと、霜や結露、雨の心配もあるので、ESP32の方はドライケースに入れるなどの工夫をしたいところです……。 もし次に屋外で使うセンサー系のものを作る際は、センサーは基板から離すように実装したいです。

単3乾電池2本で、どれだけ動くか #

全く希望ですが、4ヶ月は動作するんじゃないだろうかと予想しています。 単3乾電池2本の容量は、だいたい1本3000mAh(放電終始電圧0.85Vの場合)のようです。 ソース→ http://neptmh.web.fc2.com/mht041/mht041.html

これをもとに、ざっくり試算してみます。

待機 #

消費電流
ESP32(Deep Sleep) 10μA RTCだけなら5μAとも
BME280(Sleep Mode) 0.1μA Sleep Modeの標準値
レギュレータTA48033S 800μA 0Aのバイアス電流の標準値
合計 810.1μA ざっくり1mAくらいとする

ずっとDeep Sleepだったとすると、電池2本で6000mAhなので、単純計算で 6000mAh / 1mA = 6000h = 250日くらい持つ計算になりそう。

動作時 #

消費電流
ESP32(Deep Sleep) 80mA 1時間あたり30秒動作。Wi-Fiを使うときはもっと使うらしい。ざっくり1mAとする
BME280(Sleep Mode) 0.2μA 動作が一瞬すぎるので、1時間で1秒未満動作するとし、0mA
レギュレータTA48033S 2mA 100mAを出力する際のバイアス電流がざっくり2mA。1時間あたり30秒なので、ざっくり0.02mA
合計 1.02mA ざっくり1mAくらいとする

本当はもっと精緻に求める必要があるが、期待がわかれば良いのでざっくり。

稼働できる日数 #

1時間で2mA消費していると考えて良さそう。 6000mAh / 2mA = 3000h = 125日

ざっくり4ヶ月くらいです。

年が明けて桜が咲く頃に、電池が切れるということでしょうか。 その日を楽しみにして待っています。

電池残量 #

電池の+側をADCに直接入力すると電池の消耗が激しそうな気がするので、最初はトランジスタを介して回路を設計してみた。 でも、うまく計測できなかった……。トランジスタの特性がいまいちわかっていない。 結局、残量を測定する回路は外した。

直接ADCに入れている人もいるようで、案外、いけるのかもしれない。 https://intellectualcuriosity.hatenablog.com/entry/2022/08/11/002653