Arduino・ESP8266・ThingSpeak で作る信頼性の高い個人気象観測ステーション
プロジェクトの目的
室内の温度・湿度・気圧・光量をリアルタイムで計測し、ThingSpeak のプライベートチャネルにアップロードして、スマホや PC からどこでも確認できる個人用気象ステーションを構築します。Arduino Nano がセンサー値を収集し、ESP8266（ESP-01）が Wi-Fi 経由で ThingSpeak へ送信するアーキテクチャです。
使用センサーと役割
- DHT11：湿度・温度（データピンは 4.7kΩ でプルアップ、A0 接続）
- BMP180：気圧・温度（I2C 接続）
- LDR（フォトレジスター）：光量（51kΩ と分圧回路、A1 接続）
電源系設計
- 12V 2A AC アダプター → Arduino Nano Vin 直結
- 同 12V → LM2596 バックコンバーターで 3.3V に降圧 → センサー類・ESP8266 へ供給
- DC ジャックとスイッチをケース前面に実装
ThingSpeak チャンネル作成手順
- ThingSpeak にサインアップし「New Channel」作成
- フィールド 1〜4 を有効化（温度・湿度・気圧・光量）
- 「API Keys」タブから Write API Key を控える
回路接続まとめ
- BMP180 → Nano I2C ピン（A4=SDA, A5=SCL）
- LDR + 51kΩ 分圧 → A1
- DHT11 データ + 4.7kΩ プルアップ → A0
- ESP8266 TX → D10、RX → D11（SoftwareSerial）、CH_PD → 3.3V
- LM2596 出力 3.3V → 全センサー VCC/GND および ESP8266 VCC/GND
基板実装のコツ
- 汎用基板（GCB）に Arduino Nano と ESP8266 はメスピンヘッダーでソケット化
- センサー類と LM2596 はメスコネクターで延長し、ケース蓋・側面に固定
- 配線はワイヤーまたは溶融はんだレールで実装、通電前は必ずマルチメーターでショートチェック
ケース加工（4×4×2 インチ プラスチックボックス）
- 側面：DC ジャック・スイッチ用穴
- 蓋面：センサー露出用穴（寸法図参照）
- ホットナイフまたはドリルで切り出し、ヤスリでバリ取り
- ホットグルーでセンサー・ジャック・スイッチを固定、ねじで蓋を閉める
Arduino スケッチの要点
- ライブラリ：
SoftwareSerial,Wire,dht.h,Adafruit_BMP085.h - SSID・パスワード・Write API Key をスケッチ冒頭で設定
- ESP8266 AT コマンドで STA モード設定 → AP 接続 → TCP 接続 → HTTP GET で ThingSpeak 更新
- 送信間隔：30 秒（
delay(30000)） - デバッグ用に
#define DEBUG 1でシリアル出力可能
ソースコードとライブラリ
完全なスケッチと必要なライブラリは GitHub リポジトリ で公開されています。Fritzing 回路図ファイル（.fzz）も同梱。
製造プロセス
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