温度モニター

BBBを使った温度モニターの作成についての情報収集。
以前作成した温度/湿度/大気圧センサはここに記述

経緯

PF-ARのBPMラック内の温度を計測して、BPMデータと温度の相関を調べるために多(?)チャンネルの温度計を複数箇所に置きたいらしい。
多チャンネル温度モニターはいろいろなメーカーから出ているが、価格とEPICSの問題(?)からBBBかラズパイでやりたいらしい。

構成案

絶対値よりも相関の方が重要なので、温度を測定するセンサーはデジタル出力がお手軽でいい。
だが、BBB本体につけてしまうとBBBの発する熱で、何を測っているのかわからない状態になるので、何らかの方法で本体から離す必要がある。
デジタル出力のセンサーはほとんどがI2Cで出力するので、今回はI2C<->BBB間のデータ送受信をどうするか考える。

温度センサー

センサー部分は作成済みのものを繋いだ方が、センサー部だけ壊れても交換できるのでいい気がする。

• ​ＳＨＴ３１使用　高精度温湿度センサモジュールキット
• ​温湿度センサ　モジュール　ＡＭ２３２０
• ​ＢＭＥ２８０使用　温湿度・気圧センサモジュールキット
• ​ＡＤＴ７４１０使用　高精度・高分解能　Ｉ２Ｃ・１６Ｂｉｔ　温度センサモジュール
• ​SHT-35 １チップ高精度温度・湿度センサ・モジュール
• ​DC1050 １チップ温度・湿度センサ・モジュール

I2C extender

BBBには本体にI2Cマスターポートが2つあるので、それに直接接続する方法。
一般的に使われてるI2C bus extenderは ​P82B715 I2C バス・エクステンダ

それを使った製品もある。
​Active I2C Long Cable Extender P82B715 Module

それ以外でも、こんなものもある。
​Pololu I2C 長距離差動式エクステンダー

• メリット
  • 接続に必要なソフトウェアは、OS標準のI2Cデバイスドライバのみ
  • EPICS用のdriver supportは作成済みなので、IOCは asyn + streamdeviceで作成可能

• デメリット
  • 専用のケーブルを作成する必要がある。(RJ45で代用(?))
  • ケーブルのノイズ対策が必要になる可能性がある。
  • センサーICを複数繋いだ時に、I2Cアドレスが重複する可能性が高い。

USB<->I2Cコンバータ

BBBとはUSBで接続し、USBデバイスのI2Cコンバート機能を使う方法。

• USB UART + CPU
  USB UART変換チップの先にI2CマスターポートがあるCPUを接続し、そのCPUでデータを文字列変換してUSBに送信する。
  • USB UART
    • ​FTDI FT232R
    • ​FTDI FT231X
    • ​FTDI FT234XD
  • CPU
    • ​ATtiny85

• USB I2C変換チップ
  • ​MicroChip MCP2221A
  • ​FTDI FT260
  • ​FTDI FT232H
    • ​Adafruit FT232H Breakout

• メリット
  • 接続はUSBケーブルのみ
  • デバイスドライバはLinux版もある。(open source版も)
  • asyn + streamdeviceでIOCを作成
  • CPUの場合には複数接続可能

• デメリット
  • 基板作成が必須
  • 複数のプログラムを作成する必要がある。(CPUを使う場合)

以前、温湿度/大気圧を計測する基板を作成するときも、電源と信号線が一体化できてケーブルも標準化されているからUSB+CPUで作成したはず。
今回は、BBB上のI2CやUSB-HIDを使うための環境がある程度整えられているので、別の選択肢でも実現は可能。

実験

今の所、候補としては​FTDI FT260を使う方法と、以前と同じUSB UART + CPUが最有力候補。
​FTDI FT260の開発ボード​UMFT260EV1Aを入手してもらったので、そちらで実験する。

• FT260で実験