CO2濃度計の改修計画 05【RP2040マイコンに】

マイコンをRP2040にしました（2025-2-17作成）
はじまり
- コロナウイルスが流行していた頃にCO2濃度計を作りました
経歴

マイコンをRP2040にしました（2025-2-17作成）

今回の要旨

　・マイコンをESP32からRP2040 に変更した内容をお知らせします

　・CO₂センサ（￥8,548）が高いので廉価版ENS160を探しました

　　次回は、ENS160をテストします。ただし、中国からで納期がかかるようです

マイコンの選択

　・従来のマイコンは背景色が青で、新しいRP2040は背景色が黄色です

　　特徴は

　　１．Raspberry Piで使用されています

　　２．BluetoothとWiFiは搭載されていません

　　３．USBがTypeBからCになりました

　　４．CO₂計測用のI2Cと液晶表示用のSPIを備え、最もシンプルなRP2040を選びます

部品

　・マイコン

- 秋月電子、マルツ、AliExpressでも購入できます
  Seeed Studio XIAO RP2040 マイクロコントローラー、デュアルコアARM Cortex M0+プロセッサー付き、Arduino、MicroPython、CircuitPython、豊富なインターフェースに対応。
  
  seeed studio
  
  Amazon

　・液晶ディスプレイ

- 秋月電子、AliExpressでも購入出来ます
  VKLSVAN 0.95インチ SPI OLEDディスプレイモジュールフルカラー SSD1331 Arduinoに対応
  
  VKLSVAN
  
  Amazon

　・CO₂センサ

　　　　　DigiKeyでも購入できます。ただし、少し高いため、廉価版を物色しています

- 2194-006-1-0100-ND

　　　　　代買え候補（センサーをCCS811からENS160に変更します）

- ネットで調べたところ、ソースコードはありますので、容易に作れそうです。しかし、動作が安定するまでに時間がかかるようです
  JVBIVDW 携帯便利 ENS160+AHT21 CO2 2 TVOC 空気質温度および湿度用センサーモジュール
  
  JVBIVDW
  
  Amazon
- 同用品はAliExpressで購入できそうです。ただし、これまでに配送ロスト、誤配信、商品破損があり、対応に時間がかかりました。購入は自己責任でお願いします
-

配線方法

　・配線案を先に決める必要があります。材料は両方揃っているので、

　　この際、両方作れそうです

- 案1：基板にする
  オーディオファンユニバーサル基板 2.54mmピッチ 7cm×5cm スズメッキ両面 PCB 回路基板実験プレートはんだ付けブレッドボード 5点セット
  
  オーディオファン
  
  Amazon
- 案２：マイコン、液晶、CO₂センサーをXHコネクターで接続します

　　　　　　ピンとコネクターは共立エレショップで購入しました

- - ギボシ端子などに使うものはありますが、それより小さいサイズのものを圧着ペンチで購入しました
    ENGINEER エンジニア精密圧着ペンチ PA-24
    
    ENGINEER
    
    Amazon
    線材はAWG26にしました
    協和ハーモネット UL1007 AWG26 耐熱ビニル絶縁電線 2mX7色黒白赤黄緑青茶
    
    協和ハーモネット株式会社
    
    Amazon

回路図

　・昨年までは会社でアプリを使用できましたが、

　　退職したため、フリーで簡単そうな『水魚堂の回路図エディタ』を使ってみました

- 下記を参照しながら回路図エディタを使用しています。今回は回路が簡単なため、ネットリストは使用しません。基板を外注せず、プリント基板設計も行いません（できません）

　・作成途中のものを下記に貼り付けておきます。単純な配線ですが、不格好ですね……

プログラム

　・下記を参照しました

- 開発ソフトのインストールから、I2CとSPIの設定、そしてサンプルソースがあります

　・実際のソースコードは下記のようになっています

- #include <SPI.h>
  
  #include <Wire.h>
  
  #include <Adafruit_GFX.h>
  
  #include <Adafruit_SSD1331.h>
  
  //Font
  
  #include "/Users/shigu/Library/CloudStorage/Dropbox/Arduino_inDropbox/libraries/Adafruit_GFX_Library/Fonts/FreeSans9pt7b.h"
  
  //TextColor　サンプル（16-bitで指定 5-6-5 Color）
  
  #define SSD1331_BLACK 0x0000
  
  // #define SSD1331_BLUE 0xF800
  
  // #define SSD1331_YELLOW 0x07FF
  
  #define SSD1331_WHITE 0xFFFF
  
  // Declaration for SSD1331 display connected using software SPI (default case):
  
  #define cs D7 //Connect SSD1315 CS ChipSelect SlaveSelect
  
  #define dc D3 //Connect SSD1315 D/C Data/Command control
  
  #define rst D2 //Connect SSD1331 RES Reset
  
  #define mosi D10 //Connect SSD1315 D1 MasterOut SlaveIn
  
  #define sclk D8 //Connect SSD1315 D0 Serial Clock
  
  Adafruit_SSD1331 disply( cs, dc, mosi, sclk, rst);
  
  void setup() {
  
  // put your setup code here, to run once:
  
  Wire.begin(); // join i2c bus (address optional for master)
  
  Serial.begin(115200);
  
  disply.begin( );
  
  disply.fillScreen( SSD1331_BLACK );
  
  disply.setFont( &FreeSans9pt7b );
  
  }
  
  int reading = 2222, co2Int = 0;
  
  float temp = 2623, tempInt = 0;
  
  void loop() {
  
  // step 1: wake sensor
  
  Wire.beginTransmission(byte(0x68)); // transmΩit to device 0x68=104
  
  Wire.endTransmission(); // stop transmitting
  
  // put your main code here, to run repeatedly:
  
  Serial.println("");
  
  // step 3: instruct sensor to return a particular echo reading
  
  Wire.beginTransmission(byte(0x68)); // transmit to device #104
  
  Wire.write(byte(0x06)); // sets register pointer to echo #1 register (0x06)
  
  Wire.endTransmission(); // stop transmitting
  
  // step 4: request reading from sensor
  
  Wire.requestFrom(byte(0x68), 2); // request 2 bytes from slave device #104
  
  // step 5: receive reading CO2 from sensor
  
  if (2 <= Wire.available()) { // if two bytes were received
  
  reading = Wire.read(); // receive high byte (overwrites previous reading)
  
  reading = reading << 8; // shift high byte to be high 8 bits
  
  reading |= Wire.read(); // receive low byte as lower 8 bits
  
  if (co2Int != reading) {
  
  co2Int = reading;
  
  disply.fillRoundRect(0, 4, 94, 19, 1, disply.color565(20, 20, 20) );
  
  disply.setTextSize(1); // Normal 1:1 pixel scale
  
  disply.setTextColor(disply.color565(200, 200, 120));
  
  disply.setCursor(0,20); // Start at top-left corner
  
  disply.print(F(" CO2:") );
  
  disply.setCursor(50, 20); // print OLED
  
  disply.print(reading);
  
  }
  
  //for debug
  
  Serial.print(reading); // print Serial
  
  Serial.println(" CO2");
  
  }
  
  // step 6: read temperature
  
  Wire.beginTransmission(byte(0x68)); // transmit to device
  
  Wire.write(byte(0x08)); // sets register pointer to echo #1 register (0x08)
  
  Wire.endTransmission(); // stop transmitting
  
  Wire.requestFrom(byte(0x68), 2); // request 2 bytes from slave device
  
  if (2 <= Wire.available()) { // if two bytes were received
  
  reading = Wire.read(); // receive high byte (overwrites previous reading)
  
  reading = reading << 8; // shift high byte to be high 8 bits
  
  reading |= Wire.read(); // receive low byte as lower 8 bits
  
  temp = reading;
  
  if (temp != tempInt) {
  
  tempInt = temp;
  
  disply.fillRoundRect(0, 33, 94, 19, 1, disply.color565(20, 20, 20) );
  
  disply.setCursor(3,48); // Start at top-left corner
  
  disply.print(F("temp:") );
  
  disply.setCursor(53, 48); // print OLED
  
  disply.print((temp / 100), 1);
  
  }
  
  //for debug
  
  Serial.print((temp / 100), 1); // print Serial
  
  Serial.println(" C");
  
  }
  
  delay(5000);
  
  }