UECS-Pi センサノードキットノード製作ガイド...Raspberry Pi やスイッチング電源などを設置する取付ベース。部材組み付け用の穴あけ済み（1個）

UECS-Pi SensorNode Kit センサノード作成ガイド

1 / 59 Copyright 2017 ( 株 ) ワビット

UECS-Pi センサノードキット

ノード製作ガイド

バージョン 1.0

2017/5/12



【改定履歴】

版改定内容改定日

1.0 ・初版作成 2017/5/12



目次

1. UECS-Pi センサノードキット製作ガイドの概要 ............................................................................... 4

2. 製作作業の前提 ..................................................................................................................................... 6

2.1. 部品一覧（本体部のみ） ............................................................................................................... 6

2.2. 工具一覧 ....................................................................................................................................... 10

3. 製作方法 .............................................................................................................................................. 11

3.1. 本体部製作 ................................................................................................................................... 11

3.1.1. 取付ベース部製作 ................................................................................................................. 12

3.1.2. Raspberry Pi 拡張基板部製作 ............................................................................................. 15

3.1.3. 電源引き込み部製作 ............................................................................................................. 23

3.1.4. ケースへの組み付け ............................................................................................................. 28

3.2. 強制通風式温湿度センサオプション、CO2 センサオプションの取り付け ............................... 34

3.2.1. 部材一覧（本チャプタ関連部材のみ） ................................................................................ 34

3.2.2. 製作方法 ............................................................................................................................... 35

3.3. 日射センサオプションの取り付け............................................................................................... 55

3.4. 土壌センサオプションの取り付け............................................................................................... 55

3.5. クラウドスターターセットの取り付け ....................................................................................... 56

3.5.1. 部材一覧（本チャプタ関連部材のみ） ................................................................................ 56

3.5.2. 製作方法 ............................................................................................................................... 57

4. 作業上の注意等 ................................................................................................................................... 59

5. お問い合わせ ....................................................................................................................................... 59



1. UECS-Pi センサノードキット製作ガイドの概要

UECS-Pi センサノードキット製作ガイド（以下本ガイド）は、UECS-Pi センサノードキット（以下

本製品）としてパッケージングされた部材を使い、ハウス内の様々な環境要素を計測するのに適した

UECS センサノード（以下センサノード）のハードウェア部分を組み上げるためのガイドです。本製品

は本体とオプション部分から成り、ユーザは本体にオプションを自由に組み合わせる事で、望んでいる

環境要素を計測出来るセンサノードを製作します。

図 1：センサノードキット本体とオプションで可能な事



センサノードは、UECS 実用通信規約 Ver1.00-E10 仕様に準拠したノードになります。センサノード

では、2 系統の I2C センサによる計測、4 系統のアナログセンサによる計測、複数系統のシリアルセンサ

による計測（うちコネクタ接続は 1 系統のみ、残りは USB 接続）、1 系統の 1-Wire センサによる計測な

どが行えます。また他の UECS ノードと連携させる事で、UECS の自律分散制御の特徴を活かした、よ

り高度な複合環境制御を実現する構成も可能です。センサノードを使う事で、例えば、気温、湿度、飽

差、CO2、土壌水分、土壌温度、日射量、EC、pH 等の計測が実現出来ます。またクラウドサービスの

UECS Station Cloud との連携も可能です。

図 2：センサノード導入イメージ



2. 製作作業の前提

センサノードで用いる部材は基本的に市販の汎用部品であり、安価でコストパフォーマンスが良い部

材を使う事で製作コストを引き下げています。部材は全て破損する可能性のある消耗品ですが、その交

換がしやすいように安価な汎用部品を使用しているので、手軽に入手可能な部品は、時期を見て交換し

ながら使用して下さい。

2.1. 部品一覧（本体部のみ）

製品名写真用途

BCAP162110G

Raspberry Piやスイッチング電源などを格納するケース。部

材組み付け用の穴あけ済み（1個）

BMP1520P

Raspberry Pi やスイッチング電源などを設置する取付ベー

ス。部材組み付け用の穴あけ済み（1個）

Raspberry Pi3

本体基板（1個）

microSD カード

ファームウェア焼き込み用 microSDカード（1個）

Raspberry Pi 組み付け部

材

φ2.6スペーサー（4個）

φ2.6ワッシャ（4個）

φ2.6スプリングワッシャ（4個）

φ2.6なべ小ねじ（4個）

15W ユニット型 AC/DC ス

イッチング電源

Raspberry Pi などに電源供給するためのスイッチング電源

（1個）

スイッチング電源組み付け

部材

φ3ワッシャ（2個）

φ3スプリングワッシャ（2個）

φ3なべ小ねじ（2個）



Raspberry Pi 拡張基板

センサノード専用拡張基板（1個）

Raspberry Pi 拡張用アダ

プタ

拡張基板と Raspberry Piのアダプタ（1個）

LED

抵抗

拡張基板上に取り付ける部材（各 1個）

ターミナルブロック 8P

プリント基板用端子台 2P

プリント基板用端子台 3P

拡張基板上に取り付ける部材。アナログセンサ取り付け（タ

ーミナルブロック 8P）、DC 電源引き込み（端子台 2P）、ファ

ンケーブル接続（端子台 3P）（各 1個）

XH コネクタ（ベース付き

ポスト）

拡張基板上に取り付ける部材。I2C センサ取り付けおよび、

シリアルセンサ取り付け（2個）

オスピンヘッダ

拡張基板上に取り付ける部材。シリアルセンサへの供給電圧

変更に使う（1個）

ジャンパピン

拡張基板上に取り付ける部材。シリアルセンサへの供給電圧

変更に使う（1個）

メスピンヘッダ

拡張基板上に取り付ける部材。RTCモジュールや ADC4chの取

り付けに使う（1個）

RTC モジュール

CR1220 電池（3V）

時刻を記録しておくためのモジュール（1個）



ADC4ch

アナログ入力センサモジュール。4ch（1個）

拡張基板組み付け部材

φ2.6樹脂ねじ（4個）

φ2.6スペーサー（4個）

電源ケーブル（長）

先端加工済み電源ケーブル。約 3m（1個）

電源プラグ

電源ケーブルに接続するためのプラグ（1個）

電源スイッチ

センサノード電源スイッチ（1個）

熱収縮チューブ

電源スイッチと電源ケーブル接続部被覆用（2個）

電源ケーブル（短）

先端加工済み電源ケーブル（黒 2個、赤 1個）

ケーブルグランド

φ16（1個）

φ12（2個）

グロメット

φ26（2個）



組立ベース用ねじ

組立ベースをケースに取り付けるためのねじ（2個）

アイボルト関連部材

ケースを吊り下げるための部材。

アイボルト（1個）

φ6 ワッシャ、φ6 スプリングワッシャ、φ6 ナット（各 1

個）

ワビットシール

ワビットのシール。ケースに貼っておく（1 個）

表 1：部材一覧（本体部）



2.2. 工具一覧

工具名写真用途

はんだごて、はんだごて台、

はんだ（必須）

はんだ付けに使う

精密ドライバー（必須）

(＋)(－)両方必要

ドライバー（必須）

(＋)だけで良い

ニッパ（必須）

コードを剥いたりカットするのに使う

ラジオペンチ

様々な作業に便利

マスキングテープ

シールを正確に貼るのに便利

ワイヤーストリッパ（太）

電源コードなど太いコードを剥く。ニッパで代用できるがある

と便利



3. 製作方法

3.1. 本体部製作

センサノードのハードウェア本体部を製作していきます。完成すると以下の写真の様になります。

図 3：センサノード本体部完成状態 1

図 4：センサノード本体部完成状態 2



3.1.1. 取付ベース部製作

ケース内に取り付ける取付ベース部を製作します。

図 5：スイッチング電源取り付け 1

取付ベースにスイッチング電源をねじ留めします。ねじは下の図や写真の様に、パネルの裏面から、取

付ベース、ワッシャ、スプリングワッシャ、ねじの順番になるように留めます。

図 6：ねじ留めの方法 1



図 7：ねじ留めの方法 2

次に、Raspberry Pi を差し込むためのスペーサーをねじ留めします。こちらもパネルの裏側から、パネ

ル、ワッシャ、スプリングワッシャ、ねじの順番になるように留めています。留め方は図 4、図 5 を参照

して下さい。

図 8：スペーサー取り付け



Raspberry Pi をスペーサーの凸部に差し込みます。これは現時点では、固定せずに差し込むだけで構い

ません。

図 9：Raspberry Pi 取り付け

ここまでで取付パネル部製作は完了です。



3.1.2. Raspberry Pi 拡張基板部製作

ここから Raspberry Pi 拡張基板を製作していきます。以下の写真のように部材を拡張基板にハンダ付

けします。

図 10：拡張基板部完成状態 1

図 11：拡張基板部完成状態 2



拡張基板に部材をハンダ付けする時、センサやファンとのコネクタモジュールなどは拡張基板の上か

ら差し込み、裏側からハンダ付けするだけですが、Raspberry Pi 拡張用アダプタ、ピンヘッダ、LED モ

ジュール、抵抗については作業への留意が必要です。

Raspberry Pi 拡張用アダプタは、拡張基板の裏側から差し込み、表側に出る全ての端子をハンダ付け

します。ハンダ付けの際は、初めに端子を 1 つだけハンダ付けして軽く固定し、そこにハンダ小手で再

度熱をかけながらパーツの位置を定め、定まったらハンダ小手を抜いて完全に固定します。その上で他

の端子もハンダ付けするとパーツが拡張基板に対して真っすぐに乗りやすくなります。これは他のパー

ツをハンダ付けする際も同様です。

図 12：Raspberry Pi 拡張用アダプタのハンダ付け



メスピンヘッダは、初めに 4P を 1 つと、6P を 2 つカットしておきます。

図 13：メスピンヘッダのカット

メスピンヘッダはこのように接続し、裏からハンダ付けします。ぐらつきやすいパーツですが、出来

るだけ真っすぐハンダ付けして下さい。

図 14：メスピンヘッダのハンダ付け



オスピンヘッダは初めに 3P にカットします。右はオスピンヘッダに被せるジャンパピンです。

図 15：オスピンヘッダのカット

オスピンヘッダをハンダ付けし、上からジャンパピンを被せます。写真では見づらいですが、中央と

左のピンにジャンパピンがかぶっています※。

図 16：オスピンヘッダのハンダ付け



※：CO2 センサ S-300G-3V 用の回路です。CO2 センサが K30 の場合は中央と右のピンにジャンパピ

ンを被せます。

図 17：オスピンヘッダの差し込み方

LED と抵抗を付けます。LED には向きがあるので注意して下さい。上の写真のように、+側に長い足

が来るように接続します。抵抗には向きはありません。ちなみに抵抗は 1/2 ワット 200 オームのものを

使用しています。

図 18：LED を付ける向き

＋

－



はじめに LED と抵抗を拡張基板に通し、足を曲げておきます。

図 19：LED と抵抗のハンダ付け 1

LED の足と拡張基板、抵抗の足と拡張基板をハンダ付けします。


足の根の部分と、基板の金属部が

ハンダで溶着すれば OK。足の全部を

ハンダ付けする必要はない



足をニッパでカットします。


表面はこのようになっています。


ハンダ付けした箇所から出ている足が 1mm 弱程度

残る程度の所でカットする



基板取り付けのための樹脂スペーサーを、Raspberry Pi の四隅から出ている金属スペーサーのねじ部

分に差し込みます。

図 23：樹脂スペーサーの差し込み

樹脂サポートに拡張基板を乗せ、樹脂ねじで留めます。これで拡張基板部分の工程は完成です。

図 24：拡張基板の取り付け



3.1.3. 電源引き込み部製作

ここからは電源引き込み部を製作します。まずケースに電源スイッチとφ16 のケーブルグランドを取

り付けます。写真では見づらいですが、電源ケーブルの黒線（ライブ線）には、熱収縮チューブを被せ

ておきます。ケーブルグランドには電源コードを通します。

図 25：電源引き込み部ベース部分



電源ケーブルのもう片側は、電源プラグをねじ留めで取り付けておきます。

図 26：電源プラグ取り付け

ライブ線を電源スイッチにねじって留めます。

図 27：電源スイッチへのライブ線取り付け 1



ねじった部分をハンダ付けして電源スイッチに固定します。ハンダ付けの時は、ハンダ小手の熱が熱

収縮チューブに伝わるとチューブが収縮してしまうので、熱があまりかからない様に手早く行って下さ

い。ハンダ付けが出来たら熱収縮チューブをそこに被せ、ドライヤーなどで熱をかけて収縮させます。

これによって、ハンダ付けをした部分をしっかりと絶縁体で覆います。




電源スイッチのもう 1 つの端子にも電源ケーブルをハンダ付けします。先ほどと同じように、あらか

じめ熱収縮チューブを通しておきます。


ハンダ付けします。先ほどと同じく、ハンダ付けの時にハンダ小手の熱が熱収縮チューブに伝わると

チューブが収縮してしまうので、熱があまりかからない様に手早く行って下さい。




熱収縮チューブをハンダ付け部分に被せ、ドライヤー等で熱をかけて収縮させ、端子部分を被覆しま

す。これで電源引き込み部の工程は完了です。




3.1.4. ケースへの組み付け

ここまでに製作してきたパーツをケースに組み付けていきます。まずスイッチング電源と拡張基板を

接続します。図 29 の様に、ケーブルの右側をハンダでコーティングすると作業がやりやすいです。

図 32：スイッチング電源と拡張基板の接続 1



スイッチング電源と拡張基板はこのように接続します。黒ケーブルはスイッチング電源の－V と拡張

基板の GND に、赤ケーブルは電源ユニットの＋V と拡張基板の 5V に接続します。

図 33：スイッチング電源と拡張基板の接続 2

次に、大本の電源ケーブルと、電源スイッチからの電源ケーブルを、スイッチング電源に接続します。

電源スイッチからの黒ケーブル（ライブ線）はスイッチング電源の L に、大本の電源ケーブルからの白

ケーブル（ニュートラル線）は電源ユニットの N に接続します。

図 34：電源ケーブルとスイッチング電源の接続



取り付けベースをケースにねじで留めます。

図 35：取り付けベースの固定

アイボルトをケースに留めます。アイボルト、ケース、ワッシャ、スプリングワッシャ、ボルトの順

になるよう留めます。

図 36：アイボルトの接続 1







φ12 のケーブルグランドをケースに留めます。

図 39：ケーブルグランドの接続 1

図 40：ケーブルグランドの接続 2



ケースの横の穴にφ26 グロメットを被せます。

図 41：グロメットの取り付け 1

図 42：RTC モジュール、ADC 基板の取り付け

拡張基板に、RTC モジュールと、ADC4ch 基板を差し込みます。これでセンサノードの本体は完成です。



3.2. 強制通風式温湿度センサオプション、CO2 センサオプションの取り付け

ここでは強制通風筒を使って、温湿度センサと CO2 センサを取り付ける方法を説明します。

3.2.1. 部材一覧（本チャプタ関連部材のみ）

※：強制通風筒式温湿度センサオプション関連部材は赤で、CO2 センサオプション関連部材は青で表記。


強制通風筒本体関連部材

たてとい（1個）

エルボ（2個）

断熱材（1個）

不織布

強制通風筒フィルタ用（1個）

ステンレスホースバンド

強制通風筒フィルタ用（1個）

109P0605M701

強制通風筒用ファン（1個）

結束バンド

ファン固定用。

結束バンド（長）（1個）

結束バンド（短）（4個）

S-300G-3V

CO2 センサ（1個）

SHT-21

温湿度センサ（1個）



XH コネクタ（ベース付き

ポスト＆ハウジング）

SHT-21 用ベース付ポスト（1 個）

SHT-21 用ハウジング（2 個）

S-300G-3V 用ベース付ポスト（1 個）

S-300G-3V 用ハウジング（2 個）

センサ用ケーブル

SHT-21 用ケーブル（8 個（うち予備 4 個））

S-300G-3V 用ケーブル（8 個（うち予備 4 個））

表 2：部材一覧（強制通風式温湿度センサオプション、CO2 センサオプション関連）

3.2.2. 製作方法

図 43：強制通風筒取り付け前

初めにセンサノード本体からφ12 ケーブルグランドを取り外します。



図 44：ケーブルグランドの取り外し

強制通風筒本体のたてとい内部に断熱材を差し込みます。この際、たてといに開いている穴と断熱材

に開いている穴が重なるようにします。

図 45：強制通風筒ベース部製作 1

ケーブルグランドのねじ部分をたてといに差し込みます。ねじを回す要領で入れれば入ります。




このように差し込みます。ここでもしたてといへのケーブルグランド本体の締りが緩いようであれば、

ケーブルグランドのキャップをたてといの内側から留めて固定して下さい。




強制通風筒をケース側に留めるため、ケースに差し込みます。

図 48：強制通風筒の取り付け 1

ケーブルグランドを留める形で強制通風筒を留めます。




温湿度センサを接続するためのケーブルを通します。黒、赤、緑、青を 1 本ずつ通して下さい。

図 50：温湿度センサ接続 1

ケーブルに対して、図 48 の様に XH コネクタハウジングを接続します。




もう片側も XH コネクタハウジングを接続します。


温湿度センサ SHT-21 に XH コネクタベース付きポストをハンダ付けします。




このようにハンダ付けします。この部材はチップが乗っているので、ハンダ付けの際は絶対に長時間

熱を掛け過ぎないようにして下さい。熱でチップが壊れ、センサが使えなくなる原因になります。


ケーブル側に温湿度センサを差し込み、XH コネクタ同士を接続します。




拡張基板のとケーブルの XH コネクタ同士を接続します。これで温湿度センサの接続は完了です。




ここから少し CO2 センサの接続方法の説明になります。CO2 センサを使用しない方は飛ばして下さい。

また、温湿度センサを使用せず、CO2 センサのみ使用する方は、ここで説明する方法は使用できないの

で、別途ご相談下さい。

CO2 センサを接続するためのケーブルを通します。黒、赤、緑、青を 1 本ずつ通して下さい。

図 57：CO2 センサ接続 1



ケーブルに対して、上の写真の様に XH コネクタハウジングを接続します。温湿度センサとは異なる

並びになっているので留意して下さい。


もう片側も XH コネクタハウジングを接続します。




CO2 センサ S-300G-3V に XH コネクタベース付きポストをハンダ付けします。


このようにハンダ付けします。この部材はチップが乗っているので、ハンダ付けの際は絶対に長時間

熱を掛け過ぎないようにして下さい。熱でチップが壊れ、センサが使えなくなる原因になります。




図 62：：CO2 センサ接続 6

図 63：：CO2 センサ接続 7



ケーブルと CO2 センサの XH コネクタ同士を接続します。


拡張基板とケーブルの XH コネクタ同士を接続します。これで CO2 センサの接続は完了です。




ここまでの工程で、この様な形になっています。CO2 センサを使わない場合は温湿度センサだけが出

ている格好になります。

図 66：センサ格納 1

センサを強制通風筒内部に格納します。

図 67：センサ格納 2



ここからは、強制通風筒に対して、フィルタ部とファン部を接続していきます。

図 68：強制通風筒フィルタ部、ファン部製作 1

フィルタ部を製作します。エルボに対して不織布を被せて、ステンレスホースバンドでしっかりと留

めます。

図 69：強制通風筒フィルタ部製作 1



これでフィルタ部は完成です。

図 70：強制通風筒フィルタ部製作 2

続いてファン部を製作します。ファンの四隅に結束バンド（細）を通します。まだ仮留めだけで強く

は結束しないで下さい。

図 71：強制通風筒ファン部製作 1



4 本の結束バンド（細）に対して、結束バンド（太）をぐるっと回します。こちらもまだ仮留めだけで

強くは結束しないで下さい。


ファンをエルボとくっ付けて、結束バンドを強く締め込みます。




締め込んだら、結束バンドの先端をニッパなどでカットします。これでファン部は完成です。


強制通風筒本体に、フィルタ部とファン部を差し込みます。




ケース下部のグロメットに、キリや細いドライバーなどで、ファンのケーブルを入れるための穴を開

けます。


ファンのケーブルを開けた穴の中に入れます。




図 75 の様に、ファン用ターミナルに、ファンのケーブルを差し込み固定します。


これで強制通風式温湿度センサオプション、CO2 センサオプションの取り付けは完了です。

図 79：強制通風式温湿度センサオプション、CO2 センサオプションの取り付け完了状態



3.3. 日射センサオプションの取り付け

このコンテンツは制作中です。

3.4. 土壌センサオプションの取り付け

このコンテンツは制作中です。



3.5. クラウドスターターセットの取り付け

ここではクラウドスターターセットのハードウェアの取り付け方法を説明します。

3.5.1. 部材一覧（本チャプタ関連部材のみ）


3G USB ドングル

インターネット接続用モジュール（1個）

USB L字型ケーブル

Raspberry Piと 3G USBドングルを接続するケーブル（1個）

マウントベース

結束バンド

USB L字型ケーブルをケースに留めるための部材。

マウントベース（2個）

結束バンド（2個）

表 3：部品一覧（クラウドスターターセット関連）



3.5.2. 製作方法

まず、ケースの蓋の裏側に、マウントベースを 2 つ貼り付けます。

図 80：マウントベース取り付け

USB L 字型ケーブルを Raspberry Pi に差し込み、マウントベースに対して結束バンドで固定します。

図 81：USB L 字型ケーブルの取り付け 1

結束バンドの余った部分をニッパなどでカットします。



図 82：USB L 字型ケーブルの取り付け 2

3G USB ドングルを、USB ケーブルに接続します。以上でこの工程は完了です。

図 83：3G USB ドングルの取り付け



4. 作業上の注意等

・作業中は刃物や高熱を発する機器含む工具を扱うので、十分に注意して下さい。特にはんだごてに

ついては、一定時間以上使用しないときは電源から抜いておいて下さい。

・部品リスト等は、市場の状況により販売状況が変わる事があります。必要な部品が手に入らない場

合は代替品をお使い下さい。本ガイドで作成するセンサノードは市販の部品で組むことを前提としてい

るため、多くの部品は代替がきくはずです。

・代替品を使う場合や、本ガイドに記載されていない方法で配線を行う場合等は、その方法をよく調

べた上で行って下さい。

・本ガイドに記載された内容により、直接的または間接的に発生した、いかなる弊害および損害に対

しても、発行元である株式会社ワビットは、一切の責任を負いません。

5. お問い合わせ

センサノードに搭載するソフトウェア「UECS-Pi Basic」に対して、基本的に当社はサポート保証責任を負

いません。ただし、機能追加・品質改善は随時行ってまいりますので、お気づきの点、ご質問、ご要望がござ

いましたら、下記よりお問い合わせください。

（サポートメールアドレス）： [email protected]

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