ワイヤレス温度計 #1

　夏に、無線な水温計を作ろうと思っていたら、もう年末だ。ようやく取り掛かったが、キーボードや、リモコンでの実績のある2.4GHzの通信ではなく、今までチョロチョロと実験してきた BLE（Bluetooth Low Energy）でやってみることにした。

　温度センサ は、DS18B20 にケーブルがついたのを調達。ステンレスパイプの中にセンサが入れられて、熱収縮のチューブで防水処理されている。本物は、センサだけで、数百円するそうだから、パチもんだろうけど。0度（氷）、100度（沸騰水）を試したぶんには、正確だった。

　送信側は、nRF51822 の BLE ビーコンもどき。ひたすら、測定温度をアドバタイズパケットに乗せて垂れ流すだけ、接続もさせない。

　受信側は、なんでも出来るESP32。とりあえず、７セグメントの LED に温度表示できるようにした。最初、Windows PC + Delphi でのソフトウェアで処理させようとしたが、まともに動かなかった。

　温度とバッテリ量を表示するだけなら、スマホやタブレットなんかの nordic の Androidアプリ用に、パケットを送信すれば、それで目的は達成される。Android アプリは、自前では作れないから（早々に挫折した）、測定データを何か利用するなら、ESP32 から、WiFi で飛ばせばいいかと。

　で、やりたいことは、実現できそうではあるが、実用化出来るかは、別の話。BLE は、色々と難しい。というか、電波飛ばなすぎだよな。

※ 技適マーク無しの無線デバイスの実験は、日本国外で行いましょう。

Android + nRF51822 BLE Keyboard

　PC のキーボードは、レシーバ付きの、2.4GHz のでいいけど、Android タブレットで、読書のページ送りとか、Kodi の操作をする用に、Bluetooth キーボードをでっちあげる。

参考リンク
　・Arduino BLEPeripheral nRF51822 用の BLE ライブラリ

　このライブラリで作っても、Windows では認識しないので、今まで使ってこなかった。Android なら、問題なく動きそう。


　キーボードといいつつ、リモコンだな。何とか動いてる気もするが、実用に足るのかは、要実験。

※ 技適マーク無しの無線デバイスの実験は、日本国外で行いましょう。

Bluetooth LE の消費電流

　EBYTE の nRF51822 モジュールは、電波発信せずにループさせると、４ｍA程度で動いている。スリープらしきコードを埋め込むと、なるほど下がったが、それでも、１ｍA台で、これでは、ボタン電池で何ヶ月も持つなんてことはない。なんか細かいことをしないと、きちんと止まらないのかな。いかんせん、Arduino で使うのはそもそもイレギュラーなのか資料が少ない。

　接続した後は、ビビビ、と剣山みたいな通信が始まる。データを送っても極端に消費は増えないが、ビビビは切断まで続く。待ち時間は、徹底的に消費を抑えるのが、BLEデバイスなんだな。

EBYTE E73-2G4M04s1D nRF51822 SoC

　ちなみに、前に紹介したBLEモジュールで試してみると、なるほど、スリープ時には、かなり消費が少ない。
JDY-19 BLE 4.2 モジュール

　きちんとスリープが出来るコードが書けないと、話にならない。うーん、何とかなりそうにないな。

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追記　2021-05-10

　プログラムを書き込んだ後、一度リセットしないと、デバッグモード？とかのままで、余計に電気が流れるらしい。電源にスイッチを挟んで、リセットの代わりにした。立ち上げ直すと、0mA付近になった。ま、テストだけなので、実際に動かすとどうかは分からないが。

　BLE が低消費電力と言われているのは、主に、未接続のアドバタイズ状態のことを言っているのであって、接続し余計な通信し続けるならば、必ずしも低消費とは言えないだろう。ボタン電池で、何ヶ月も動く！っていったところで、要は発信時間、つまり電気消費を、ひたすら少なくするって話。

　リアルタイム性が必要なデバイスは、接続した後、リンクが切れないよう最低限の通信を定期的に行うスリープを使い、割り込みで処理するのだろう。

　非リアルタイムデバイスの場合は、アドバタイズデータ自体に、データも埋め込めばいい。アドバタイズデータを受信するだけなら、接続しなくても済む。

参考リンク
　　BLE sensor with the nRF51822 chip

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EBYTE E73-2G4M04s1D nRF51822 SoC

　Nordic の nRF51822 が乗った裸モジュール。1.27ミリピッチなので、2.54ミリのヘッダピンを互い違いに付けて、実験してみた。あー、これは異次元の難しさだわ。Ｌチカするのに、一日掛かりだ。Bluetooth以前の問題。

参考リンク
　　EBYTE　E73-2G4M04s1D
　　Rust example programs running on Ebyte's E73-2G4M04S1D BLE module board

　ESP32 は、なんでも出来てすごいんだけど、根本的に燃費悪すぎて、バッテリー駆動には不向きだと思うんだ。なんで、Nordic チップの無線モジュールを使いたいわけ。でも、こちらは素人の手には負えない感じ。

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追記　2021-04-23

　訳分からない Rust じゃなくて、Arduino IDE でも動いた！

　led_switch というサンプルプログラム。接続先の USBドングルから、LEDのオン・オフ切り替え、ボタン操作で、NOTIFY も飛んでる。電池２本で普通に動くのがいいね。

参考リンク
　　Nordic Semiconductor nRF51822
　　Arduino Core for Nordic Semiconductor nRF5 based boards
　　arduino-BLEPeripheral

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追記　2021-04-26

　Serial と、i2c の OLED（ssd1306）が動いた。大きいほうの OLED は駄目だった（謎）。肝心の BLE HIDが、コンパイルも書き込みも出来るが、Windows上で接続すると、ドライバエラーとか出て機能せず、ぐぬぬぬぬ。たぶん、Windows側の問題であって、Android とかでは普通に動くと思われる。枯れたデバイスだと思っていたが、開発者達は、Windows なんぞ使っていないんだろうなぁ。

※ 技適マーク無しの無線デバイスの実験は、日本国外で行いましょう。