注釈

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8.3 @AdafruitIOを使用した温度と湿度のモニタリング

このプロジェクトでは、強力で使いやすいIoTプラットフォームであるAdafruit IOを使用します。MicroPythonを使って、Raspberry Pi Pico WをWi-Fiに接続し、Adafruit IOと統合してリアルタイムの通信と制御機能をデモンストレーションします。

プロジェクトでは、温度と湿度を測定するDHT11センサーを使用し、MQTTプロトコルを使ってデータをAdafruit IOのダッシュボードに送信します。さらに、ダッシュボード上の仮想スイッチの状態により、LEDを遠隔で制御できます。コードは、LEDの状態を同期させるためにAdafruit IOのREST APIも利用しており、ハードウェアとのスムーズな動作を確保しています。

MQTTを使用したリアルタイムのデータ交換と、REST APIを使用した設定の同期により、このプロジェクトはIoTプログラミングの概念を学ぶための優れた導入となります。

1. 回路を組み立てる

必要なコンポーネント

このプロジェクトでは、以下のコンポーネントが必要です。

キット一式を購入するのが便利です。こちらのリンクから購入できます：

名前	このキットに含まれるアイテム	リンク
Pico 2 W スターターキット	450以上	Pico 2 W Kit

別々に購入することもできます。以下のリンクから購入可能です。

SN	コンポーネント	数量	リンク
1	Pico 2 Wの概要	1
2	Micro USBケーブル	1
3	ブレッドボード	1	買う
4	ジャンパーワイヤー	複数	買う
5	DHT11 温湿度センサー	1	-

2. Adafruit IOダッシュボードの設定

Adafruit IO にアクセスし、 無料で始める をクリックして無料アカウントを作成します。
サインアップフォームに必要事項を記入してアカウントを作成します。
アカウントが作成されたら、Adafruit IOに戻り、 Dashboards をクリックし、 新しいダッシュボード を選択します。
新しいダッシュボード を作成します。
新しく作成した ダッシュボード に入り、新しいブロックを作成します。
トグルブロック をダッシュボードに追加します。
このブロックに新しいフィードを作成します。このフィードはLEDを制御するため、名前をLEDに設定します。
LED フィードを選択して、次のステップに進みます。
ブロックの設定（主にブロックタイトル、オンのテキスト、オフのテキスト）を完了し、右下の ブロックを作成 ボタンをクリックして終了します。
追加で2つの テキストブロック を作成し、温度と湿度を表示します。これらのブロックには、 temperature と humidity という名前のフィードを作成します。
ブロック作成後、ダッシュボードは以下のようになります：
必要に応じて レイアウトの編集 オプションでレイアウトを調整します。
APIキー をクリックして、ユーザー名とAPIキーを表示します。これらの認証情報はコードで必要になるため、メモしておいてください。

3. コードを実行する

次に、USBケーブルを使ってPico 2 Wボードをコンピュータに接続します。

pico-2w-kit/micropython/iot/8.3_adafruitio のパスにある 8.3_adafruitio.py ファイルを開くか、このコードをIDEにコピーして貼り付けます。

注釈

このコードは lib/umqtt/simple.mpy ファイルに依存しています。スクリプトを実行する前に、このファイルをPicoボードにアップロードしてください。

注釈

コードを実行する前に、Wi-Fiの認証情報とAdafruit IOの設定（ステップ2.13で説明した内容）を更新しておいてください。

import network
import time
from umqtt.simple import MQTTClient
from machine import Pin
import utime
import dht
import urequests

# Wi-Fi設定
SSID = "your_wifi_ssid"            # ここを変更
PASSWORD = "your_password"         # ここを変更

# Adafruit IO設定
AIO_SERVER = "io.adafruit.com"
AIO_PORT = 1883
AIO_USER = "your_name_adafruitIO"  # ここを変更
AIO_KEY = "aio_xxxxxxxxx"          # ここを変更
AIO_FEED_HUM = "humidity"
AIO_FEED_TEMP = "temperature"
AIO_FEED_LED = "led"

# DHT11およびLED設定
sensor = dht.DHT11(Pin(15))
led = Pin("LED", Pin.OUT)

# 定期的なタスクのためのタイムスタンプ
last_update = time.ticks_ms()

# Wi-Fiに接続
def connect_wifi():
   wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
   wlan.active(True)
   wlan.connect(SSID, PASSWORD)
   while not wlan.isconnected():
      print("Connecting to WiFi...")
      time.sleep(1)
   print("WiFi Connected:", wlan.ifconfig())

# 受信したMQTTメッセージの処理
def message_callback(topic, msg):
   global led
   message = msg.decode()
   print("Received message on topic {}: {}".format(topic, message))
   if message.lower() == "on":
      led.value(1)  # LEDをオン
   elif message.lower() == "off":
      led.value(0)  # LEDをオフ

# Adafruit IOに接続
def connect_adafruit():
   client = MQTTClient("pico", AIO_SERVER, AIO_PORT, AIO_USER, AIO_KEY)
   client.set_callback(message_callback)
   client.connect()
   print("Connected to Adafruit IO")
   return client

# フィードから最後の値を取得
def get_feed_value(feed_name):
   url = f"https://io.adafruit.com/api/v2/{AIO_USER}/feeds/{feed_name}/data/last"
   headers = {"X-AIO-Key": AIO_KEY}
   try:
      response = urequests.get(url, headers=headers)
      if response.status_code == 200:
            data = response.json()
            print(f"Feed {feed_name} last value: {data['value']}")
            return data["value"]
      else:
            print(f"Failed to get feed value: {response.status_code}")
            return None
   except Exception as e:
      print("Error fetching feed value:", e)
      return None

# メインプログラム
def main():
   global last_update

   connect_wifi()
   client = connect_adafruit()

   # LEDフィードを購読
   led_topic = f"{AIO_USER}/feeds/{AIO_FEED_LED}"
   client.subscribe(led_topic)
   print(f"Subscribed to {led_topic}")

   # 初期LED状態の同期
   led_state = get_feed_value(AIO_FEED_LED)
   if led_state:
      if led_state.lower() == "on":
            led.value(1)
      elif led_state.lower() == "off":
            led.value(0)

   while True:
      # 新しいMQTTメッセージをチェック
      client.check_msg()

      # 10秒ごとにDHT11データを更新
      if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), last_update) > 10000:
            try:
               sensor.measure()
               temperature = str(sensor.temperature)  # 温度
               humidity = str(sensor.humidity)        # 湿度

               print("Temperature: {}C   Humidity: {}%".format(temperature, humidity))

               # データをAdafruit IOに公開
               client.publish(f"{AIO_USER}/feeds/{AIO_FEED_TEMP}", temperature)
               client.publish(f"{AIO_USER}/feeds/{AIO_FEED_HUM}", humidity)

               last_update = time.ticks_ms()  # タイムスタンプの更新
            except Exception as e:
               print("Error:", e)

try:
   main()
except Exception as e:
   print("Error:", e)

コードが正常にPicoに保存され、実行されると、シリアルモニタに次のメッセージが表示され、Adafruit IOとの通信が確認されます。
Adafruit IOに戻ります。ダッシュボードで温度と湿度の読み取り値を表示するか、LEDトグルスイッチを使用して回路に接続された外部LEDのオン/オフ状態を制御できます。