自宅消費電力測定システムのRaspberry Piへの移行

2011年頃からmbedマイクロコントローラーにはまって、それを使って気象情報収集や自宅消費電力測定等、いろいろなシステムを作り、このブログでも紹介してきました。その後世の中的には、IOTだなんだと騒がれ初めて、mbed以外にも様々なプラットフォームが出て来たのですが、その中で今最も勢いがあるのがRaspberry Piです。

当初Raspberry Piは、主に教育用を目的に開発されたためか、制御用のIOやそのソフトウェアサポートがあまり充実しておらず、当方は全く魅力を感じませんでした。ところが、IOの数を増やしてCPUパワーを上げた第二世代のmodel B-2が出てから開発が加速して、現在のmodel B-3ではwifi/bluetoothも標準装備され、さらに5$という驚きの低価格のmodel zeroが出て、とても無視出来なくなってきました。それで当方も半年くらい前から本格的にRaspberry piに取り組み始めました。

まず手始めにmbedで作った自宅の消費電力測定システムをRaspberry piを使用して組み替えてみました。

Raspberry piに変更したシステム

このシステムは、分電盤に付けた電流センサーのアナログ電圧値をmbedの内蔵A/Dコンバーターで読み取って、webサーバーに結果を送信していました。Raspberry piはA/Dコンバーターを内蔵していないので、MCP3002 2ch 10bit A/Dチップを取り付け、それで電圧を測定します。インターフェースはSPIでRaspberry piと接続します。このICチップは秋月電子で、一個180円（安い！）で売っています。

ケース内部　上部にModel A+

ブレッドボードにMCP3002 2ch A/D ICを追加

Raspberry piは、一番小型で低価格なmodel A+を使用しました。当方ソフトウェア開発には最新のmodel3を使用しているのですが、今回の用途ではIOとwifiだけで、それほどCPUパワーも必要としないので、A+を使いました。A+はUSBが１ポートあり、これに安価なUSB wifiアダプターを付けています。これを適当な延長ケーブルでケースの外に出して、電波が遮断されないようにしています。

電流センサーの電圧変換回路は前のシステムと同じで、そのまま流用しました。Raspberry pi上のソフトウェアはPythonを使用しています。
約１秒に１回、A/B２系統の電流値を測定して、内部で平均化した値を５分に１回WebサーバーにPOSTしています。Webサーバー側はPHPで書いたスクリプトがPOSTを受け取って、それをテキストファイルに保存しています。グラフ表示はhtml+PHPで作成し、インターネット経由でどこからでも参照できます。

mbedとRaspberry piの詳しい比較は、別のポストで書くつもりですが、このシステムの移行はあっけないくらい簡単に行えました。もうよほどハードウェア要件がシビアでないかぎりは、mbedを使う事は無いと思います。それほどRaspberry piにはまってしまいました。

Webサーバー上に保存された結果のグラフ表示