Arduinoクラウドで簡単IoT構築！環境データを取得するデバイスをつくろう

製造現場やスマート農業など、さまざまな分野で注目されている「IoT（モノのインターネット）」ですが、「IPアドレスとかプロトコルとかネットワークの専門知識が必要そう」「暗号化などのセキュリティが難しそう」と感じて、一歩を踏み出せない方も多いのではないでしょうか。
　今回のセミナーでは、Arduino UNO R4 WiFiと環境センサー(BME280)を使って、温度・湿度・気圧といった環境データを取得するIoTデバイスを実際に作成します。センサーの接続からデータ取得、クラウドとの連携、データの蓄積と表示までを一貫して体験できます（図1）。


＜図1　Arduino Uno R4 WiFiとBME280温湿度・気圧センサモジュール＞

クラウド連携には「Arduino Cloud」の無料版を活用。これは、Arduino公式のクラウドサービスで、センサーで取得したデータをリアルタイムでクラウドサービスへ送り、データの蓄積やダッシュボードを使ったグラフなどの表示、さらにはしきい値を超えたときに通知を送るといった機能を、コードを書かずに設定できる便利なツールです（実習では無償版を使いますので制約があります）。サーバーやデータベースを自前で用意する必要がなく、初めてのIoTにも最適です。

デバイス（エッジ）側にArduino UNO R4 WiFiとArduino Cloudを使うと、クラウド変数と呼ぶエッジ側とクラウド側で同じ変数を共有することができます。例えば、図2のように、クラウド変数Aをクラウド側で0→1に更新すると、エッジ側のArduino の変数も自動的に0→1に更新されます。また、Arduino側のクラウド変数Bが1.8→2.4に更新すると、クラウド側の変数も自動的に更新されます。これらのデータの交換は、実際には、MQTTとよぶIoT向けの通信プロトコルを使用していますが、ユーザ（プログラマ）からは隠ぺい（見えない）ようになっています。また、インターネットを介したIoTの通信にはセキュリティが要求されますが、煩雑な暗号化のための設定も、Arduino Cloudで自動的に設定してくれます。そのため、通信プロトコルや暗号などのセキュリティの知識が少なくても、セキュアなIoTの通信が実現できます。


＜図2　クラウド変数を使った Arduino Uno R4 WiFi とArduinoクラウドのデータ交換＞

Arduinoクラウドの操作・設定は基本的にコードレスで操作できます。但し、クラウド側の設定はコードレスですが、センサーからのデータ取得にはArduinoスケッチ（プログラム）の記述が必要です。図3は、Arduinoクラウドの設定画面の例で、クラウド変数として変数名Cloud_LEDの定義を行っている画面です。クラウドに接続するArduinoデバイスの設定やWi-Fi設定などもクラウドの設定画面から簡単に行えます。


＜図3　Arduinoクラウドの設定画面　クラウド変数Cloud_LEDの定義＞

なお、Arduinoのプログラム（スケッチ）の記述は、図４のようにC/C++言語ライクなArduino言語で記述します。ここでは、クラウド変数Cloud_LEDの変化で、Arduino UNO R4 WiFi基板の内蔵LED※を点滅させるコードを記述しています。
※この例では、LED_BUILTIN（13番ピン）を使用しています


＜図4　 Arduinoのスケッチ編集画面＞

Arduino Cloudには、ダッシュボード機能があり、WEBブラウザから様々な操作・表示ができます。例えば、図5のように、ダッシュボードにプッシュボタンを配置し、クラウド変数Cloud_LEDを紐付けると、図4のコードを書き込んだArduino UNO R4 WiFiの内蔵LEDをオン・オフと点滅させることができます。

図5のように、ダッシュボードには、データ表示や操作のための「ウィジェット」と呼ばれる小さな機能部品が豊富にあり、視覚的なデータの表示や操作が可能です。


＜図5　ダッシュボードとクラウド変数の連携＞


＜図6　ダッシュボードの構成例＞

Arduino Cloudの料金体系（2025年5月時点）は、無料プランから法人向けまで用意されています。
　セミナーで使用するArduino Cloudの無料枠には、　　デバイス数（2台）、データ保持期間（最大24時間）、更新間隔（1分）などの制限がありますが、半日のセミナーでの使用や簡単なプロトタイピングを行うには、支障がありません。なお、実運用には、Entry（月額$2.99）やMaker（月額$6.99）などのプラン加入の考慮も必要です。また、無料プランではAPIやWebhookの制限もあるため、他システムとの連携を予定する場合は、MakerまたはMaker+プラン以上を推奨します。　詳細や最新価格は Arduino Cloud公式ページ　https://cloud.arduino.cc/ を参照してください。

Arduino Uno R4 WiFi
AE-BME280 温湿度・気圧センサモジュール
ブレッドボード
ジャンプワイヤ オス-オス
タクトスイッチ
USBケーブル 1m A-C (USB-C)

本セミナー受講すると、セミナーで使用した環境センサーを用いて、
例えば、住居や倉庫等の環境管理（温湿度・気圧）システムへの応用が可能となります。
また、センサー部分の工夫により、様々なIoTのシステムへの活用が期待できます。

IoTと環境データの活用
Arduino Cloudの準備
Arduino UNO R4 WiFiとクラウドとの接続
クラウド変数を使った、クラウドからのLED制御（図3,4,5に相当）
環境センサーの接続とセンサーデータの取得
Arduino Cloudダッシュボードの作成
環境データ（温湿度・気圧）の取得とデータの蓄積、可視化

・テクノロジーを活用してサービス開発をしたい企業経営者
・新規事業担当者

・Arduinoクラウドの基本的な操作ができる。
・簡単な環境データ取得デバイスを開発できる。

トライアングルエレクトロニクス　代表
久保幸夫 氏

IoTや組み込みシステム、ネットワーク系の技術教育、執筆、講師活動を行う。
テックスでは、Raspberry Pi やIoT関連の講師を担当。（下記参考）

『話題の小型パソコン基板Raspberry Piで電子工作入門〜イメディオ電子工作部』
https://teqs.jp/report/140827.php

IoTシステム構築実習セミナー
〜さくらのIoT PlatformでArduinoマイコンをクラウド接続〜
https://teqs.jp/report/170201.php

講師のSTM32マイコン関連の著書



ディジタル・デザイン・テクノロジ　No.14　　
http://www.kumikomi.net/digital-design/contents/0014.php
マイコンでハードウェア制御 超入門
LED点滅からセンサ読み取りとモータ駆動まで!!

他　
日経ネットワーク、電気と工事、電子工作マガジンなどで
記事を担当する。

会場参加型

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大阪市住之江区南港北2-1-10　アジア太平洋トレードセンター（ATC）内 ITM棟6階
（ニュートラム南港ポートタウン線　トレードセンター前駅下車）
https://teqs.jp/about_us/access.php/

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念のため時間に余裕をもってお越しください。

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