Arduino Nanoで作るコンパクト気象ステーション - 温湿度・気圧をリアルタイム表示

必要な部品と用品

部品	数量
Arduino Nano R3	1
DHT11 モジュール（温湿度センサー）	1
BMP280 気圧センサーモジュール	1
1.44インチ ST7735 TFT LCD ディスプレイ	1
3Dプリント製ケース	1
USB A - mini B ケーブル	1

必要な工具・機器

• はんだごて、はんだ
• 3Dプリンター
• 両面テープ

使用ソフトウェア

• Arduino IDE
• Autodesk Fusion 360（ケース設計）

プロジェクト概要

はじめに

リアルタイムで物理データを取得することは常に魅力的です。このプロジェクトでは、天気予報の基本パラメータである「温度」「湿度」「大気圧」の3つを取得し、TFT LCD画面にリアルタイム表示します。

仕様と動作原理

• BMP280: 温度（分解能 ±0.5℃）と大気圧を測定
• DHT11: 湿度のみを測定（温度分解能は±2℃と粗いためBMP280の温度を採用）
• コスト面: BME280（温湿度気圧一体型）より、BMP280+DHT11の組み合わせの方が安価
• Arduino Nano: UNOより小型・低価格で、この用途に十分な性能
• 1.44" ST7735 TFT: コンパクトでNanoのメモリ負荷も軽い

回路とプログラミング

回路図とブロック図を併記し、ピン配置表も用意しています。NanoのICSPヘッダーの5V/GNDピンも電源供給に活用し、外部電源不要でコンパクトにまとめています。

主要ライブラリ

• SPI.h, Wire.h: 通信基盤
• Adafruit_GFX.h, Adafruit_ST7735.h: TFT描画
• Adafruit_BMP280.h: BMP280制御
• DHT.h: DHT11制御

初期化処理（setup）

• センサー初期化、TFT初期化（黒背景、シアン罫線、見出し表示）
• BMP280のI2Cアドレス指定（0x76または0x77、デフォルト0x77）
• 接続エラー時は赤文字で「Connection Error」表示して停止

メインループ（loop）

• 温度（℃）、湿度（%）、気圧（hPa）を取得
• 各値を書式整形してTFTの所定位置に色分け表示
• 温度: 黄色、湿度: マゼンタ、気圧: オレンジ
• 1秒ごとに更新

組み立てとテスト

• プロトタイプはジャンパーワイヤーでモジュール化、トラブルシューティング容易
• 3Dプリントケースに通気孔を設け、センサー露出と放熱を確保
• USB給電（PCまたはスマホ充電器）で数時間連続動作テスト済み
• 気象庁データと比較し、コストと開発時間を考慮すれば十分な精度

結論

低コスト・実用的・何よりポケットに入るサイズの気象ステーションを自作できる、楽しいプロジェクトです。

スケッチ

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "DHT.h"

#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT11
#define TFT_RST 8
#define TFT_CS 10
#define TFT_DC 9
#define BMP280_I2C_ADDRESS 0x76

Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);
Adafruit_BMP280 bmp280;
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup(void) {
  dht.begin();
  tft.initR(INITR_144GREENTAB);
  tft.fillScreen(ST77XX_BLACK);
  tft.drawFastHLine(0, 15, tft.width(), ST77XX_CYAN);
  tft.setTextColor(ST77XX_CYAN, ST77XX_BLACK);
  tft.setTextSize(1);
  tft.setCursor(25, 5); tft.print("WEATHER BUDDY");

  if (!bmp280.begin(BMP280_I2C_ADDRESS)) {
    tft.setTextColor(ST77XX_RED, ST77XX_CYAN);
    tft.setTextSize(2);
    tft.setCursor(5, 76); tft.print("Connection");
    tft.setCursor(35, 100); tft.print("Error");
    while (1);
  }

  tft.drawFastHLine(0, 55, tft.width(), ST77XX_CYAN);
  tft.drawFastHLine(0, 95, tft.width(), ST77XX_CYAN);
  tft.setTextColor(ST77XX_RED, ST77XX_BLACK);  tft.setCursor(30, 20); tft.print("TEMPERATURE");
  tft.setTextColor(ST77XX_CYAN, ST77XX_BLACK);  tft.setCursor(40, 60); tft.print("HUMIDITY");
  tft.setTextColor(ST77XX_GREEN, ST77XX_BLACK); tft.setCursor(40, 100); tft.print("PRESSURE");
  tft.setTextSize(2);
}

void loop() {
  char buf[8];
  float temp = bmp280.readTemperature();
  float hum = dht.readHumidity();
  float pres = bmp280.readPressure();  // Pa単位

  // 温度表示（℃）
  if (temp < 0) sprintf(buf, "-%02u.%02u", (int)abs(temp), (int)(abs(temp)*100)%100);
  else sprintf(buf, " %02u.%02u", (int)temp, (int)(temp*100)%100);
  tft.setTextColor(ST77XX_YELLOW, ST77XX_BLACK);
  tft.setCursor(11, 34); tft.print(buf);
  tft.drawCircle(89, 34, 2, ST77XX_YELLOW);  // 度記号
  tft.setCursor(95, 34); tft.print("C");

  // 湿度表示（%）
  sprintf(buf, "%02u ", (int)hum);
  tft.setTextColor(ST77XX_MAGENTA, ST77XX_BLACK);
  tft.setCursor(45, 74); tft.print(buf);
  tft.setCursor(75, 74); tft.print("%");

  // 気圧表示（hPa）
  sprintf(buf, "%04u.%02u", (int)(pres/100), (int)((uint32_t)pres % 100));
  tft.setTextColor(ST77XX_ORANGE, ST77XX_BLACK);
  tft.setCursor(3, 112); tft.print(buf);
  tft.setCursor(91, 112); tft.print("hPa");

  delay(1000);
}

3Dプリント用ケースデータ

STLファイルが提供されています。Fusion 360で設計されています。

回路図