PICマイコンを使って測定ツールを作ってみよう(6) ―― PIC12F1822を搭載したRS-485ネットワーク対応のセンサ基板を作成

　各センサの仕様を表1にまとめます．

表1　各センサ基板の仕様

　センサ基板の基本ブロック図を図6に示します．

図6　センサ基板のブロック図

　ブロックは，センサとOPアンプ，8ピンのPICマイコン（PIC12F1822），RS-485インターフェース・トランシーバIC（LTC485）だけのシンプルな構成です．センサ以外の部品は，秋葉原のパーツ・ショップで購入しても，500円でお釣りがきます．ユニバーサル基板で作る場合でも配線数は60本未満なので，やる気があれば自作できます．センサからの出力信号をOPアンプで増幅し，PICマイコン内蔵のA-Dコンバータ（ADC）でディジタル値に変換して，PICマイコンのUARTでLTC485に送り，RS-485ネットワークに乗せます．

●RS-485でセンサのデータをパソコンに転送

　RS-485は標準で12V程度の電圧を利用しますが，今回は5Vを使います．到達最長距離は短くなりますが，宅内のせいぜい20m程度の伝送であれば，まったく問題ありません．LTC485のデータシートを見ると，RS-485の規格では110kbpsの伝送速度で4000フィート（約1200m）と規定されています．1km伝送の実験は残念ながら実施する機会を得ていませんが，いつかはそういったアプリケーションにも挑戦してみたいと思っています．

　筆者がまだ駆け出しのエンジニアで，Ethernetが一般に登場したてのころ，勤務していた工場で光ファイバを使ったネットワークを設計しました．このときのファイバ・ケーブルの全長は1kmを超えていたと思います．まだパソコンが登場したばかりのころで，はなはだ不安でしたが，当時はRS-232-Cでネットワークを構築しました．いまは，宅内でも簡単にネットワークを構築できます．隔世の感があります．

　通信プロトコルは，本連載の中でマルチインターフェースPICマイコン基板向けに作成したものを流用します（図7）．ソース・コードについてはUSB_COMMからUSB部分を除き，COMM_RS-485として作り直しました．LCD表示の分がないので，すっきりしていると思います．UART処理が中心になるので，今回はタイマ処理も割愛しました．ネットワークの基本思想である「時間フレームでの均等化」ということには反しますが，今回は，実現しやすさ優先で，動作モデルを考えました．

図7　RS-485の通信プロトコル

　マルチインターフェースPICマイコン基板は，センサ基板へデータの送出コマンドを送ります．このトリガは，マルチインターフェースPICマイコン基板に接続したパソコンのVB（Visual Basic）を利用して実現します．VBの画面から各センサ基板に向けてデータ読み出しコマンド（READ）が送られます．このコマンドを受けたセンサ基板は，A-Dコンバータで変換したデータをマルチインターフェースPICマイコン基板に返します．マルチインターフェースPICマイコン基板では，それをUSBを介してパソコンのVBに渡します．

　今回は，1個のデータだけを個別に収集しますが，ネットワークの状況やパソコンの使用状況により，すぐにデータを受け取れなかったり，送出できなかったりする場合があります．このようなときは，センサ基板内部にある程度，データをためておき，ネットワークに送出できるようになった時点でまとめて送る，という方法もあります．また，センサ基板が電池動作の場合，できるだけSLEEPモードで寝かしておき，必要なときだけ起こして送信させる，という方法もあります．このような場合も，データをまとめて送る機能は重要です．