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屋外用環境ロガーの開発

環境ロガー
目次

開発概要

屋外に設置してセンサ値の時間変化を測定できるデバイスの試作を行いました。

気温・湿度・照度センサの3つのセンサを搭載しています。数分間隔で測定して、BLE通信でスマホに測定値を転送します。屋外作業現場に設置して、熱中症の予防対策などにご使用していただけます。雨の日でも片付けが不要で長期的な測定ができます。また、液晶画面を搭載することでスマホが無くても現在の値をすぐに確認することができます。

お客様の課題・要望

  雨や粉塵が舞う作業場でも使える防水防塵設計
  バッテリー劣化がなく入手性が良い乾電池での駆動
  数分間隔でのセンサ測定を数日間可能とする省電力設計
  測定値を無線(BLE)にて転送可能

導入効果

  屋外に設置してセンサ値の時間変化を測定できるようになった

  人による操作が必要なくなり人件費の削減につながりました

  スマホに測定値をBLEで転送できるようになった
  測定データの一元管理が可能となりました

仕様概要

ダイアグラム

屋外でも使用可能なIoTロガーです。雨天時にも使用するため防水防塵(IP67)となっています。

センサは気温・湿度・照度を搭載しています。数分間隔で取得したセンサ値をBLE転送する動作で1か月程度の連続駆動ができます。収集したデータはスマホアプリで取得、クラウドへ転送して管理します。

ASTINAでは、この屋外用環境ロガーの筐体開発からスマホアプリ、クラウドまでの開発を行いました。

開発フェーズ

開発フェーズ

試作機フェーズ

環境ロガー

概要

試作機を製造して機能の検証を行います。実際にデバイスを製造することで最終製品のイメージがつきやすくなります

仮に想定していたイメージと異なっていた場合、機能の追加・削減を検討しやすくなります。そのため、お客様の要望をもとに試作機フェーズにて少台数で製造して、機能の検証を行います。本案件ではお客様環境での検証において、筐体のボタンの押しづらさ、センサ値の測定間隔の再検討、という課題を見つける事ができました。

また、デバイスとスマホアプリ間やクラウドとスマホアプリ間の通信仕様を決めていく中で、認識のズレがないように実機での中間確認の場を設けました。中間確認ではデバイスの回路を作り終えたタイミングでBLE通信とクラウド-スマホアプリ間の通信の確認を行っています。簡易的な確認のため、筐体は社内で3Dプリンターを用いて同形状のものを作成しました

ファームウェアは開発途中で、まず機能を限定して、BLE通信にてデータ転送可能なシステムをつくりました。通信仕様は認識の齟齬などで問題が発生するケースが多くあります。開発の途中段階で通信を確認することで、納品前に問題や課題を見つける事ができます。そのため、開発の手戻りがなくなり、全体的な開発スピードの向上につながります。

本案件の中間確認では一気通貫での通信確認ができるように開発の優先順位付けを検討し、デバイスとスマホアプリ間のBLE通信やクラウドとスマホアプリ間の通信を先行して開発しました。その結果、納品時に通信ができない、通信仕様が違うなどの問題が発生せずにスムーズに納品ができました。また、筐体を3Dプリンターで製造したことにより、汎用ケースにありがちな角ばったものではなく、完成形に近い形スタイリッシュなものとなり、お客様が「完成イメージを持ちやすくなりました。」と仰っていただきました。

開発環境

環境内容
メカ関連技術solidworks、3Dプリンター、防水防塵
エレキ関連技術マイコン、回路設計・製造、省電力
ファームウェア関連技術C++、FreeRTOS、OTA、Wi-Fi、
BLE(Bluetooth Low Energy)
ソフトウェア関連技術AWS、iOS、Android、Wi-Fi、
BLE(Bluetooth Low Energy)
開発期間4か月
開発費用700万円程度

作業内容

要件定義

  お客様から要件をヒアリング

  仕様概略書作成

 お客様と打ち合わせを行い、要件や納期などをヒアリングします。

 お打ち合わせでは

  BLE通信でのデータ取得
  ケースのデザイン指定
  納期4か月

 というご要望をいただきました。

 ご要望をもとに現時点で明確になっている事項などを仕様概略書を作成してお客様と共有しました。

 本案件では基本的な機能は決まっていましたが、明確な機能要件はありませんでした。

 そこで、設計・開発作業で明確な仕様をお客様と密に連携を取りながら開発を進めていきました。

設計

 ◎ 仕様概略書をもとに検討・設計
  設計仕様書作成

 仕様概略書をもとに実現可能な方法を検討します。検討後、設計仕様書を作成します。

 本案件ではBLEの通信仕様をASTINAで検討し、通信仕様書としてお客様へ共有しました。

開発

 ◎ 設計仕様書をもとに開発

 設計仕様書をもとに開発を行います。開発中も疑問点・課題などはお客様と密に連携を取りながら解決していきます

 本案件では、スマホアプリも同時に開発するため、BLE通信部分を先行して開発を行いました。

 回路を作り終えたタイミングで簡易デバイスとスマホアプリでの通信確認を行い、問題・課題を洗い出しました。

検証
 ◎ 仕様概略書を満たしているか検証
 ◎ レスポンス速度などの使い勝手の検証

 お客様のご要望を満たしているか検討します。

 ご要望の確認に加え、レスポンス速度などの使い勝手の検証も行います。
 画面の応答速度や測定速度、画面フローなど、一連の操作を行い、違和感がないか確認を行います。
 違和感がある場合ははすぐにお客様と共有し、修正するか次の量産開発フェーズで修正するか協議します。

 検証後、お客様に納品いたします。

お客様検証

 ◎ お客様環境において試作機の動作検証
 ◎ 試作機の課題などの洗い出し

 納品後、お客様で試作機の検証を行っていただいております。

 こちらは、ご要望を満たしているかの確認と同時に、この後フェーズにて修正・変更したい課題を洗い出していきます。

 実際に試作機を使う事でより量産へのイメージがしやすく、現状の課題などが鮮明となります

まとめ

このように実際に試作機を製造することで見えてくる事が多いため、一度試作機を製造してから量産を行います。この後のフェーズでは量産に向けたブラッシュアップを行っていきます。

ASTINAでは試作機開発から量産まで一括でご依頼いただけます。量産までの流れについては下記リンクをご参照ください。

新製品の開発から大量生産~試作・量産の流れ~

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