IoT導入支援キットの作製

IoT導入支援キット（Denshi-Pi V2.0）とはキットの構成と仕様「見える化」の対象へ後付け可能

測定値や画像を遠隔で確認

本体：Raspberry Pi 4 Model B

各種
センサ「見える化」対象

タブレット等

キ ッ ト の 特 徴◼ PC、タブレット、スマートフォンで遠隔操作・監視
各種センサ情報をPC、タブレット、スマホで確認。プログラム等の専門知識は不要。

◼ 既存設備に後付けで設置可能
設備の改造等は基本的に不要。設備が稼働している状態でキットを設置可能。

◼ 安価に構築可能（１キット部品費：約１.6万円）※2021年12月20日現在 半導体供給不足のため価格高騰中
2

全体概要（ハードウェア）
接続キット
ラズパイ

ブレッドボード（ユニバーサル基板）

ジャンパワイヤカメラ
センサモジュール
(左から照度、距離、温度、振動、GPIO)
3

使用機材
１．ラズベリーパイ (Raspberry Pi 4 Model B)
シングルボードコンピュータ

２．温度センサ (MCP9600/ストロベリー・リナックス)
熱電対温度センサモジュール

３．振動センサ (MPU9250/ストロベリー・リナックス)
9軸センサモジュール(3軸加速度センサを使用)

４．距離センサ (VL53L0X/スイッチサイエンス)
Time of Flight 距離センサモジュール

５．照度センサ (TSL2561/ストロベリー・リナックス)
照度センサモジュール
4

使用機材
６．ブレッドボード (秋月電子通商)
電子回路の試作、実験用基板

７．カメラ・マイク (BSWHD06MBK/Amazon)
マイク内臓120万画素USBwebカメラ

８．接続キット (AE-RBPI-BOB40KIT/秋月電子通商)
ラズパイとブレッドボードを接続

９．ジャンパワイヤ（18本） (Amazon)
センサとラズパイを接続するケーブル

10．SDカード(Amazon)

IoT導入支援キットの起動ディスク
5

全体概要（ソフトウェア）
センサ
ドライバ (Python)
ラズ
パイ

ドライバ

・センサからデータを取得
・Node-RED用にデータ形式を変換

見える化
システム

見える化システム (Node-RED)・ドライバからデータを取得
・データの見える化（ブラウザ表示）

遠隔操作（有線／無線LAN）・ブラウザで遠隔操作・監視（PC、タブレット、スマートフォン）
6

本セクションのアジェンダ① 起動ディスクの作製② センサ回路の作製③ 動作確認④ 遠隔操作環境の構築

7

① 起動ディスクの作製
OS・ソフトウェアがインストールされた起動ディスク(SDカード)を作製
パソコン

ラズベリーパイハードディスク

ＳＤカード

ＯＳ
ドライバー
各種ソフトウェア

ＯＳ
ドライバー
各種ソフトウェア

8

IoT導入支援キットの起動ディスクの配布～起動ディスク作製について

起動ディスクの作製方法
福岡県工業技術センター
ホームページ
ダウンロード
圧縮された
イメージ
ファイル

ご自身のWindowsのパソコン
・解凍
・起動ディスク作製(SDカードへの書込み)

ご自身のSDカード ラズベリーパイ
挿入システムの復元(使用領域拡張)

ダウンロードURL
http://www.fitc.pref.fukuoka.jp/information/downloadpage.htm
9IoT導入支援キットの起動ディスクの配布～起動ディスク作製について

起動ディスクの作製方法
福岡県工業技術センター
ホームページ
ダウンロード
圧縮された
イメージ
ファイル

次のスライドご自身のWindowsのパソコン
・解凍
・起動ディスク作製(SDカードへの書込み)

ご自身のSDカード ラズベリーパイ
挿入システムの復元(使用領域拡張)10

起動ディスク作製①カードリーダにmicroSDカードを挿入し、PCにUSB接続する。
②アイコンをダブルクリックして、Etcherを起動⑤Flash!をクリック④名称、容量などから挿入したカードリーダが選択されているか確認③Select image をクリック→●●●.zip(ダウンロードしたファイル)を選択
11

IoT導入支援キットの起動ディスクの配布～起動ディスク作製について

起動ディスクの作製方法
福岡県工業技術センター
ホームページ
ダウンロード圧縮されたイメージ
ファイル

次のスライドご自身のWindowsのパソコン
・解凍
・起動ディスク作製(SDカードへの書込み)

ご自身のSDカード ラズベリーパイ
挿入システムの復元(使用領域拡張)12

使用領域拡張①SDカードをラズパイに挿入②HDMIケーブルを接続③モニタ用ACアダプタを接続④キーボード、マウスを接続⑤ラズパイ用ACアダプタ（USB-C）を接続 ⇒ ラズパイ起動

SDカード挿入ラズパイ裏

裏

左から3番目のアイコンをクリックしてファイラーを起動（１０GB 弱使われていることを確認）
13

①first.sh をダブルクリック②実行をクリック
自働で再起動されます。

左から3番目のアイコンをクリックしてファイラーを起動（３０Ｇ弱使われていることを確認）
first.shはもう使わないので、ゴミ箱に捨ててください。
一番左のアイコンをクリックして一番下のshutdown→shutdownを選択
14

起動ディスクの作製完了
・OS(Raspberry Pi OS)・ドライバ(Python)・見える化システム(Node-RED)

OS
ラズ
パイ

ドライバ
見える化システム

ドライバ (Python)
・センサからデータを取得
・Node-RED用にデータ形式を変換

見える化システム (Node-RED)・ドライバからデータを取得
・データの見える化（ブラウザ表示）

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(補足資料)

SDカードからSDカードへのコピー

ラズパイにmicroSDカードを挿したUSBカードリーダを接続し『SDCardCopier※』を実行。
①ラズパイマークをクリック。
②アクセサリにカーソルを合わせる。
③SDCardCopierをクリック。
ラズパイマーク④
SB32G(/dev/mmkblk0)を選ぶ。

⑤
Generic STORAGE DEVICE(/dev/sda)を選ぶ。

⑥ Startを押して実行する。
※１
※２
※３

終了まで15分程度かかります。
複製に使うmicroSDカードはコピー元と同じか大きいものを選んで下さい。
同じ容量表記のSDカード同士でも容量が異なりコピーできない場合があります。 16

② センサ回路の作製

センサ接続用の回路を作製

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全体概要（ハードウェア）
接続キット
ラズパイ

ブレッドボード

ジャンパワイヤカメラ
センサモジュール
(左から照度、距離、温度、振動、GPIO)
18

ブレッドボードについて・オレンジ色の部分が内部で導通・ジャンパワイヤを直接ブレッドボードに接続（半田付け不要）

19

センサ回路の作製
USB-Cのアダプタ―を抜いてから接続キットをブレッドボードとラズパイに接続

1～20（数字を合わせる）

接続キット

ブレッドボード

20ピンアサインについて(ラズパイ)
I2C通信で使用するポート（温度・距離・照度センサ）
接続キット

GPIO通信で使用するポート（無電圧接点）SPI通信で使用するポート（振動センサ）21

温度センサ接続(I2C通信)

黒：GND
黄：SDA
青：SCL
赤：VDD

5231

背面の導通パターン22

距離センサ接続(I2C通信)

赤：VDD
黒：GND
黄：SDA
青：SCL

152323

照度センサ接続(I2C通信)

赤：VDD
黒：GND
黄：SDA
青：SCL

1
52324

振動センサ接続（SPI通信）
繋がっている

半田でショート済み

橙：VDD
白：GND
茶：SCL
緑：SDA
紫：ADO/SDO
灰：ＮCS

91312101112(右側)25無電圧接点接続（GPIO）
茶：16(#12) - 26
紫：17(GND) - 24

242626

センサ回路の作製完了 ⇒ 「IoT導入支援キット」起動①HDMIケーブルを接続②モニタ用ACアダプタを接続③キーボード、マウスを接続④カメラをラズパイに接続⑤ラズパイ用ACアダプタを接続⑤④27

③動作確認

ソフトウェア、センサ回路の動作確認

28

全体概要（ソフトウェア）
センサ
ドライバ (Python)
ラズ
パイ

ドライバ

・センサからデータを取得
・Node-RED用にデータ形式を変換

見える化
システム

見える化システム (Node-RED)・ドライバからデータを取得
・データの見える化（ブラウザ表示）29

接続確認(I2Cセンサ)

左から4番目のアイコンをクリックしてLXTerminalを起動

コマンド『i2cdetect␣–y␣1』を実行
距離センサのアドレス（２９）照度センサのアドレス（３９）温度センサのアドレス（６７）30動作確認（Pythonで書かれたプログラム実行）
コマンド『node-red-stop』を実行する（ドライバーを使っているので止める）

コマンド『python3␣/home/pi/python/mcp9600.py』
を実行（温度センサ）

実行結果
Ctrl ＋ C を押して止める
同様に『python3␣/home/pi/python/tof.py␣--sensing_mode␣GOOD_ACCURACY』 （距離センサ）『python3␣/home/pi/python/mpu9250.py』 （振動センサ）『python3␣/home/pi/python/TSL2561.py␣--gain␣1␣--integral␣101』（照度センサ）を実行
31

動作確認（見える化システム (Node-RED)を実行）① コマンド『node-red-start』を実行②

Localhost:1880/ui

地球アイコンをクリックして起動③『localhost:1880/ui』を入力

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④ 遠隔操作環境の構築
遠隔操作のためのWi-Fi接続環境を構築
Wi-Fiルーター

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Wi-Fiへの接続（ラズパイ）①クリックし、Turn On Wi-Fiを選択（既にONの場合は不要）②同じアイコンをクリックして少し待つ③『SSID』を選んでクリック④ 『Password』を入力⑤ OKをクリック⑥⑦⑧①でクリックしたマークにカーソルを合わせて待つ（クリックしない）
Wlan Configured ●.●.●.●/24と表示される ⇒ IPアドレスをメモ
以後、ラズパイにつないでいるモニター、キーボード、マウスは使わないので外す
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Wi-Fiへの接続（ノートPC）② 『SSID』を選んでクリック③ 『Password』を入力①地球マークをクリック

Wi-Fi接続完了（ラズパイ⇔ノートPC）
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PCのブラウザで『遠隔操作・監視』が可能
Wi-Fiルーター

36

ブラウザで表示（ノートPC）

192.168.2.10x:1880/ui①

アイコンをダブルクリックして起動②『IPアドレス:1880/ui』を入力

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ソフトウェア(ドライバ、見える化システム)のライセンスについて

適用ライセンス：Apache License, Version 2.0
URL:http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0

・商用(私用)利用と修正、再配布が可能
・修正、再配布の際は、著作権の表示、変更箇所の明示が必要
・使用や配布に伴うトラブルについては、自己責任
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用語説明
①

ラズパイ：
Raspberry Pi（ラズベリー パイ）は、ARMプロセッサを搭載したシングルボードコンピュータで、イギリスのラズベリーパイ財団によって開発されている。
IoT導入支援キットのメインコンピュータで、正式名称は『RaspberryPi』である。

②

Chrome：google製のウェブブラウザである。
https://www.google.com/intl/ja_jp/chrome/③

balena Etcher
イメージファイルからSDカードにシステムを書き込むツールである。
https://www.balena.io/etcher/④

Node-RED：
IBMによってIoTのために開発された、フローベースプログラミングツールである。
IoT導入支援キットの開発言語として使用している。

⑤

I2C：フィリップス社が提唱した周辺デバイス とのシリアル通信の方式。電源・GND・SDA・SCLの4本の信号線で通信するものである。

⑥

SPI：同期式シリアル通信の一つ。電源・GND・MISO・MOSI・SCLK・CSの6本の信号線で通信するものである。

⑦

Python：汎用のプログラミング言語である。コードがシンプルで扱いやすく設計されており、C言語などに比べて、さまざまなプログラムを分かりやすく、少ないコード行数で書けるといった特徴がある。IoT導入支援キットのセンサードライバーに使用している。
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温度センサの追加について
半田でショート並列に引き出す

ch1

2.2kΩ
ch222kΩ
ch3
空いているところを使う
チップ抵抗、もしくは5番・10番端子に抵抗を繋ぐことで、 21,22,23,24等
チャンネルを指定

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