TWELITEによるIoT通信

2022年技術ブログ集

TWEILITEによるIoT通信その1
TWELITE_DIPによる1:1通信試験

オンプレミスのIoT通信システムとしてLoRa無ジュール(920MHz)を使用しNode-REDを
WEBサーバーとしたシステムを4年前に製作しました。一部活用していましたがLoRaモジュ
ールの個別技適認証が必要なため拡大には向いてなくそのまま放置していました。
今回TWEILITE_DIP(2.4GHz技適認証済)のモジュールの評価を行いました。

MONO WIRELESS社のTWELITEシリーズ

会社情報 - MONO-WIRELESS.COM

TWELITE(Blue)はLoRaより通信距離は短いが~1Km程度、
ハイパワータイプTWELITE(RED)は~3Kmに拡大、他にAPとして設定が可能

TWELITE DIPのピン配置と標準アプリ

stage

TWELITEを使った通信その1(TWELITE_DIP+標準アプリApp_Twelite*)

*App_Twelite(TWELITE_DIP標準アプリ:工場出荷プリインストール)

TWELITE_DIPによる1:1通信試験 PC接続用マイコンとの接続

TWELITE_DIP(App_Twelite)にArduinoを接続し親機USBからPCに子機データをアップ

TWELITE_DIPによる1:1通信試験 送受信機の製作

今回の試験では子機のアナログ入力4chとデジタル入力4chの情報をArduinoNanoのADC入力(8ch)に取り込む試験を行いました。親機側からデジタル信号を子機に送
信することも可能だと思われます。

TWELITE_DIPによる1:1通信試験 動作確認結果

子機のアナログ入力をランダムにGNDに接続し信号変化を確認。
1秒間隔でアナログ値測定データを送受信していることを確認。

TWEILITEによるIoT通信その2
App_Tweliteによる1:多通信の検討

「App_Twelite」は双方向ミラー通信を前提としたアプリケーションでありそのままでは、
IoT応用の拡張性はないが、デバイスIDをインターリーブモードで設定することで親機
(ID=0)と子機(ID=1-64)で1:多の通信が可能です。
親機としてはUSBを有する「MONOSTICK」か「TWE_WIGHTER+TWELITE_DIP」が
必要で、各子機から送られる特有の送信コードを解釈する下記プログラム(Parser)が必要
です。また子機から送信できる内容はAnalog4ch/Digital4chの情報のみでデジタルセンサは
使用できない状況にあります。アナログセンサのみ対応という制限付きです。

App_Tweliteによる1:多通信システム

サンプルプログラム(モノワイヤレスのHPよりDL可能)

TWEILITEによるIoT通信その3
App_Tagによる1:多通信

「App_Tag」は1:多通信を前提としたアプリケーションでありIoT応用に適している。専用書き換えアプリ「TWELITE_Stage.exe」をDLし、 TWE_WIGHTERにDIPを装着しPCシリアルと接続してアプリの書き換えを行います。インターリーブモードで機器設定(0x32等)を替えることでデジタルセンサとの接続が可能となります。省エネ動作(10分間隔など)も可能で電池駆動時間をのばすことができます。しかし、接続できるセンサは限定的で出力形式もセンサにより異なります。Analog入力は最大2chまでで使えないものもあります。PC側のParserプログラムもセンサ個別対応が必要です。

TWEILITEによるIoT通信その4
App_Uartによる1:多通信

TWELITE_DIPは通信機能とPIOを備えた通信マイコンですが、通信機能だけに特化した
TWELITE_UARTが存在します。LoRa通信モジュールと同じ2.4GHz帯のシリアル通信モジュールです。標準アプリ「App_Uart」がプレインストールされていますが、シリアル通信方式(チャットモードや透過モードなど)をインターリーブで設定する必要があります。(下記TWEWRITERは必要)

TWELITE_UARTと設定ツール

TWELITE UART-トワイライトユーアート - MONO-WIRELESS.COM
TWELITE UARTは外部のマイコンとUART接続する場合に便利です。TX、RX、VCC、GNDを含んだ7ピンのソケットを実装しています。

(本体モジュール機能概要)

 シリアル通信アプリ(APP_Uart)をプレインストール。

 アプリ(ファームウエア)の編集、書き換えが可能。

  TXとRX信号を接続することでマイコンと通信可能。

TWELITE_UARTによるIoTシステムイメージ図

TWELITE UART+Arduinoによる通信試験用デバイス

TWELITE_UART(App_Uart)にArduinoを接続し親機USBからPCに子機データをアップする

TWELITE UART(チャットモード)+Arduinoによる通信試験(1/2)

プレインストールシリアル通信アプリ(APP_Uart)による通信試験を実施

TWELITE UART(チャットモード)+Arduinoによる通信試験

TWEILITE_UARTのデフォルトファームウェアである「チャットもオード」ではまともな
通信はできないことが判りました。LoRaモジュールと同様な「透過モード」を検討しました。

TWELITE UART(透過モード)+Arduinoによる通信試験

(シリアル通信アプリ(APP_Uart)のモード切替操作)

TWELITE_UART+Arduinoによる親機の試作

TWELITE_UART+Arduinoによる子機の試作

TWELITE_UARTによる多:1通信実験用送受信プログラム

Node-REDによるリアルタイム表示実験

TWEILITE_URTを透過通信モードにしたことで。LoRa通信モジュールと出力形式を同じに
なりNode-REDプログラムを流用することができました。

Node-REDによるリアルタイムグラフ表示

(問題点と対策)
 安定した温度や湿度のデータが得られていません(異常なデータが混在している)
 受信機側に問題があることが判明し受信側マイコンをAruduinoからESPに変更ました。

通信ノイズの原因調査

22pin(RX2)をTWELITE_UARTのTXに接続、23pin(TX2)をTWELITE_UARTのRXに接続した。

ESP32受信機による通信データの安定性評価

TWELITE_UARTの高出力タイプ(RED)の追加評価

BLUEからREDで+6db出力アップと外付けアンテナ(~+3dB)による高出力化を検討

遠距離通信モジュール(RED)による通信試験システム

カタログでは、BLUEは障害物無しで1Kmに対しREDは3Kmに電波到達距離がアップします。
評価結果では、マンションの部屋間通信では問題ないこと確認。(BLUEは20m程度が限界)

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