Arduino MKR FOX 1200とSigfoxで作る低消費電力IoT気象ステーション

必要な部品と材料

部品	数量
Arduino MKR FOX 1200（Sigfoxモジュール内蔵）	1
DHT11 温湿度センサー（3ピン）または DHT22	1

使用アプリ・オンラインサービス

• Sigfox 開発者アカウント（バックエンド）
• ThingSpeak アカウント（データ可視化）
• Arduino IDE / Arduino Web Editor / Arduino IoT Cloud

プロジェクト概要

Sigfoxはフランス発のLPWAN（低消費電力広域ネットワーク）技術で、868MHz（欧州）/ 902MHz（米国）のISMバンドを使用し、超狭帯域変調で遠距離・低消費電力通信を実現します。本プロジェクトでは、Arduino MKR FOX 1200とDHT11/DHT22センサーを用い、Sigfoxネットワーク経由でThingSpeakダッシュボードへ温湿度データを送信する気象ステーションを構築します。Wi-Fi不要で、電池駆動・屋外/地下設置にも適しています。

ステップ1：Arduino MKR FOX 1200のセットアップ

1. 公式ガイド Arduino MKR FOX 1200 Guide を参照
2. Sigfoxボード登録：SigFox First Configuration に従い、backend.sigfox.com/activate でデバイスをアクティベート
3. この手順を完了しないと、ThingSpeak等へのデータ転送ができません

ステップ2：ThingSpeakアカウント作成とチャネル設定

1. ThingSpeak でアカウント作成
2. 新規チャネル作成（Field 1: 温度, Field 2: 湿度 等）
3. API Keys ページの「Write API Key」を控える
4. SigfoxバックエンドのコールバックURLにこのAPIキーを組み込む（ステップ4参照）

ステップ3：ハードウェア接続

DHT11（またはDHT22）の接続：

• VCC → 5V（または3.3V）
• GND → GND
• Data → Arduino MKR FOX 1200 のピン 1
• ※ベアセンサーの場合、VCCとData間に10kΩプルアップ抵抗が必要。シールド版なら直結可

DHTライブラリのサンプルでシリアルモニタに温湿度が正常表示されるか確認してから次へ進みます。

ステップ4：Sigfox開発者ポータルでコールバック設定

1. Sigfoxバックエンド にログイン
2. Device Type → Callbacks → New Callback
3. Type: DATA, Channel: URL, Direction: Uplink
4. Custom payload config に以下を設定：
   status::uint:8 temp::int:16:little-endian t::int:16:little-endian h::int:16:little-endian
5. HTTP Method: GET
6. Callback URL に以下を設定（############### をThingSpeak Write API Keyに置換）：
   https://api.thingspeak.com/update?api_key=###############&field1={customData#temp}&field2={customData#t}&field3={customData#h}&field4={snr}

ステップ5：コードとソフトウェア

必要ライブラリ（Arduino IDEのライブラリマネージャからインストール）：

• ArduinoLowPower
• Sigfox
• DHT

主要コード抜粋

#include <ArduinoLowPower.h>
#include <Sigfox.h>
#include <DHT.h>

// ペイロード構造体（Sigfoxコールバックのpayload configと対応）
struct SigfoxMessage {
  uint8_t status;
  int16_t temp;       // 温度 ×100 等のスケーリング
  int16_t t;          // モジュール温度等
  int16_t h;          // 湿度 ×100
  // ...
} msg;

void loop() {
  float t = dht.readTemperature();
  float h = dht.readHumidity();

  // floatをint16に変換（スケーリング例）
  msg.temp = convertFloatToInt16(t, 60, -60);   // 範囲 -60〜60℃
  msg.h = convertFloatToUInt16(h, 110);         // 範囲 0〜110%
  msg.moduleTemperature = convertFloatToInt16(internalTemp, 60, -60);

  // Sigfox送信（12バイト）
  SigFox.beginPacket();
  SigFox.write((uint8_t*)&msg, 12);
  SigFox.endPacket();

  // 低消費電力スリープ（例：10分）
  LowPower.sleep(600000);
}

完全なコードはGitHubで公開：
https://github.com/masteruan/SigFoxThingSpeak

運用のポイント

• 電池駆動で長期間稼働可能（送信間隔とスリープで調整）
• Wi-Fi不要で、屋外・地下・移動体（ボート等）でも通信可能
• Sigfoxの制限：1日140メッセージ上り、ペイロード最大12バイト
• ThingSpeakでグラフ化・アラート設定・API連携が容易