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Smart Relay(仮称)の商品説明
- 1. Smart Relay(仮称)の商品説明 http://b-and-b-lab.jp/ 株式会社 B&B Lab. 代表 真崎 康平 2021.06.25
- 5. IoTの現状と問題点 ３．通信 ○WiFi WiFiを内蔵した マイコンモジュール ESP32 の登場で容易に プロトタイピング から量産まで広くカバー 問題点 ・屋外ではモバイルルータが必要 ・会社のセキュリティーポリシー 等で接続できない場合がある。 ・SSID / Password の設定が必要になる。 ⇒ユーザーの個別環境への対応 ・消費電力大 ○LPWA ・LoRaWAN 等 通信事業者 が開発キットを出している ・地域によっては行政が 民間と共同で 実証実験の通信インフラを整備 ・低消費電力 問題点 ・クラウド接続のための ゲートウェイが必要 ⇒導入のハードルが高い ○LTE ・通信環境の自由度高い ・低消費電力 ・ゲートウェイデバイス不要 ・通信コストが比較的安価と なりつつある ・通信設定がSIMで管理できる 問題点 ・開発用の通信基板が 比較的高価 ・専用設計を行う場合の基板設計 のハードルが高い ⇒開発キット等 用意されているが 技術的ハードルが高い
- 7. Smart Relay (仮称) 製品紹介
- 9. Smart Relay (仮称) 製品紹介 スペック / 搭載機能(1/4) ○プロセッサ Espressif Systems ESP-WROOM 32 ・WiFi：802.11 b/g/n ・Bluetooth v4.2 ・デュアルコア Tensilica LX6 ・SRAM：520KB / 240MHz ・FPU内蔵 ○開発環境 ・Arduio IDE ・USB TypeC で書き込み / 電源供給 / デバッグ可能 ○通信インターフェイス (1) ・10BASE-T , 100BASE-T/TX 独自コネクタ形式（JST XH コネクタ4ピン） ・W5500 チップ(SPI接続) ・PoE（Power on Ethernet）電源供給可能 12V 1A ○通信インターフェイス (2) ・mini PCIe 通信モジュール ※ピン配置はQuectel BG96モジュールに準拠 ・LoRaWAN通信にも対応 ※通信モジュール自社開発
- 10. Smart Relay (仮称) 製品紹介 スペック / 搭載機能(2/4) ○外部I/O (1) DC入力 出力１ 出力２ ハイサイド DCスイッチ x2 ・スイッチ電圧 30V max ・スイッチ電流 11A (コネクタ定格3A) ※全４層ぶち抜きで パターンの電流容量確保 ・フライホイールダイオード 搭載（誘導性負荷OK） ○外部 I/O (2) 入力１ 入力２ 裏面 表面 ・絶縁入力２ｃｈ DC 12V ~ AC100V (電安法基準準拠) ・ヒステリシス、ローパスフィルタ搭載
- 11. Smart Relay (仮称) 製品紹介 スペック / 搭載機能(3/4) ○外部I/O (3) Ｉ２Ｃ コネクタ ・SDA / SCL (I2C) ・GPIO 1ch (AUX) ・3.3V 電源 3A MAX (total) ○外部I/O (4) SPI コネクタ ・MISO / MOSI / SCK / CS ○Micro SD スロット SPIコネクタと以下のピン共有 ・MISO / MOSI / SCK 機能拡張基板を スタック可能
- 12. Smart Relay (仮称) 製品紹介 スペック / 搭載機能(4/4) ○RTC Maxim DS3231MZ+ 搭載 （バックアップバッテリコネクタ付き） ※割り込みピンもESP32に接続 ○リードスイッチ ケースを開けることなく、スイッチ操作可能 （設定モードへの移行等を意図） RTCの割り込みピンと共用 ○電源回路 ・3.8V ~ 30V (過電圧保護電圧) の入力対応 ・PoEと電源は排他 ・ポリスイッチとツェナーダイオード による逆接保護 / 過電圧保護(30V) ・供給能力 3.3V / 3A max (total) ・電源電圧モニタ回路
- 13. ESP32のIO 番号 ピン番号 ESP32の主機能 ESPのアサイン ノード名 用途１ 用途２ 36 4 GPI36, SENSOR_VP, ADC_H, ADC1_CH0, RTC_GPIO0 IO_IN0 外部入力 0 39 5 GPI39, SENSOR_VN, ADC1_CH3, ADC_H, RTC_GPIO3 IO_IN1 外部入力 1 34 6 GPI34, ADC1_CH6, RTC_GPIO4 VMON 供給電圧モニタ 35 7 GPI35, ADC1_CH7, RTC_GPIO5 xINT RTC割り込み リードスイッチ割り込み 32 8 GPIO32, XTAL_32K_P (32.768 kHz crystal oscillator input), ADC1_CH4,TOUCH9, RTC_GPIO9 VSPI_CS2 SPI コネクタ chip Select GPIO (33) 33 9 GPIO33,XTAL_32K_N (32.768 kHz crystal oscillator output), ADC1_CH5,TOUCH8, RTC_GPIO8 IO_OUT0 ロードスイッチ0操作 25 10DAC1, A18 GPIO25, DAC_1, ADC2_CH8, RTC_GPIO6, EMAC_RXD0 IO_OUT1 ロードスイッチ1操作 26 11DAC2, A19 GPIO26, DAC_2, ADC2_CH9, RTC_GPIO7, EMAC_RXD1 LAN_EN W5500 Etherner Chip に電源供給 27 12 GPIO27, ADC2_CH7, TOUCH7, RTC_GPIO17, EMAC_RX_DV I2C_AUX I2C コネクタ予備信号 14 13HSPI SCK, T6, A16 GPIO14, ADC2_CH6, TOUCH6, RTC_GPIO16, MTMS, HSPICLK, HS2_CLK,SD_CLK, EMAC_TXD2 SPI_SCK W5500 SCK 12 14HSPI MISO, T5, A15 GPIO12, ADC2_CH5, TOUCH5, RTC_GPIO15, MTDI, HSPIQ, HS2_DATA2,SD_DATA2, EMAC_TXD3 SPI_MISO W5500 MISO 13 16HSPI MOSI, T4, A14 GPIO13, ADC2_CH4, TOUCH4, RTC_GPIO14, MTCK, HSPID, HS2_DATA3,SD_DATA3, EMAC_RX_ER SPI_MOSI W5500 MOSI 9 17 GPIO9, SD_DATA2, SPIHD, HS1_DATA2, U1RXD -- 10 18 GPIO10, SD_DATA3, SPIWP, HS1_DATA3, U1TXD -- 11 19 GPIO11, SD_CMD, SPICS0, HS1_CMD, U1RTS -- 6 20 GPIO6, SD_CLK, SPICLK, HS1_CLK, U1CTS -- 7 21 GPIO7, SD_DATA0, SPIQ, HS1_DATA0, U2RTS -- 8 22 GPIO8, SD_DATA1, SPID, HS1_DATA1, U2CTS -- 15 23HSPI SS, T3, A13 GPIO15, ADC2_CH3, TOUCH3, MTDO, HSPICS0, RTC_GPIO13, HS2_CMD,SD_CMD, EMAC_RXD3 SPI_CS W5500 CS 2 24boot mode, A12, T2 GPIO2, ADC2_CH2, TOUCH2, RTC_GPIO12, HSPIWP, HS2_DATA0,SD_DATA0 LTE_EN LTE モデム電源投入 0 25boot mode, A11, T1 GPIO0, ADC2_CH1, TOUCH1, RTC_GPIO11, CLK_OUT1, EMAC_TX_CLK ESP_ISP ISP 4 26A10, T0 GPIO4, ADC2_CH0, TOUCH0, RTC_GPIO10, HSPIHD, HS2_DATA1,SD_DATA1, EMAC_TX_ER PER_RESET W5500, LTE reset 16 27Serial1 GPIO16, HS1_DATA4, U2RXD, EMAC_CLK_OUT ESP_Rx2 LTE_TX受信 17 28Serial1 GPIO17, HS1_DATA5, U2TXD, EMAC_CLK_OUT_180 ESP_Tx2 LTE_RX送信 5 29VSPI CS GPIO5, VSPICS0, HS1_DATA6, EMAC_RX_CLK SD card CS 18 30VSPI CLK GPIO18, VSPICLK, HS1_DATA7 SD card SCLK SPI コネクタ SCK 19 31VSPI MISO GPIO19, VSPIQ, U0CTS, EMAC_TXD0 SD card DAT0 SPI コネクタ MISO 21 33SDA GPIO21, VSPIHD, EMAC_TX_EN I2C SDA I2Cコネクタ SDA RTC SDA 3 34Serial RXD GPIO3, U0RXD, CLK_OUT2 USB_TxD ホストIF TxD 1 35Serial TXD GPIO1, U0TXD, CLK_OUT3, EMAC_RXD2 USB_RxD ホストIF RxD 22 36SCL GPIO22, VSPIWP, U0RTS, EMAC_TXD1 I2C_SCL I2Cコネクタ SCL RTC SCL 23 37VSPI MOSI GPIO23, VSPID, HS1_STROBE SD card CMD SPI コネクタ MOSI Smart Relay (仮称) 製品紹介 Appendix ：ESP32 ピンアサイン
- 14. Smart Relay (仮称) 製品紹介 IoTの問題点へどう対応したか？(1/2) ２．電源問題 ○電源電圧範囲を 3.8V ~ 30V と幅広く設定 ・USB モバイルバッテリ ・鉛バッテリー + 太陽電池パネル + 充電コントローラ （本命） ・ACアダプタ の多用な電源ソースから対応可能 ○省電力設計 ・待機電流の少ないDCDCコンバータ ・ESP32のスリープモードの活用 ・RTCの活用（普段スリープで必要なときのみWakeup） ・不要な回路ブロックへの電源供給制御可能 ⇒安価な鉛バッテリーと太陽電池パネルの組み合わせでの供給を可能にする １．耐環境性 ・IP65 防水防塵ケースに格納 ・ケーブルグランドを利用すれば 防水、防塵でケーブル引き出し可能 ・機能拡張まで防水ケースで完結可能
- 15. Smart Relay (仮称) 製品紹介 IoTの問題点へどう対応したか？(2/2) 3．通信対応 様々な通信デバイスをケース内に搭載可能 この隙間にピッタンコ！ 最適なものを リーズナブルに 実装可能 BG96 PCIe LTE モジュール LoRaWAN 通信モジュール Nordic nRF9160 LTE 通信モジュール ※自社製 ※自社製 （開発中） SONY のLPWA ELTRESも対応予定
- 16. SmartRelay応用
- 19. ※開発中 農業用の自動散水向けの制御システム 機能 ・電磁バルブ制御×１６ ・３相モーターON/OFF ・管内圧力センサモニタリング ・自立分散制御 タイマー / Ethernet ・遠隔制御 LTE 応用例３：自動散水システム Smart Relay システムを、制御モジュールとして 制御システムの基板に搭載 リーズナブルな防水ケースにあわせて制御基板を開発
- 20. AC3Φ 200V（農事用動力） 三相200V 3.7kW 故障信号 a接点 Mod bus サーマル リレー 加圧・ 給水用ポンプ 漏電遮断器 （電力用） 電力計 SSR×２ ※電磁接触器 より安価 Φ50mm 電磁弁 DC24V 2インチサイズ×16 b接点 漏電遮断器 （電力用） 拡張基板で対応 Ethernet (PoE対応) 圧力センサ 端子台 （サージ保護素子） ワールドワイド対応 ACアダプタ (AC100-240V) 勘合後 熱収縮チューブで防水 コイル抵抗 １０Ω程度 ３Pの電源プラグを加工 ※コンセントは125V定格 であるため合法的に配線 が困難 ※PSE法対応のため ACアダプタ本体は加工しない DC24V 65W 5V in 0.5V – 4.5V out システム構成図（エッジ側ハードウェア） ・樹脂でモールドされているため 屋外使用での安全性高い ・安価 ポンプ容量の 問題から同時 オープン数は１
- 21. ■弊社ソリューション (16ch 制御) ※開発中 競合他社のソリューションとの比較 大幅な小型化、低コスト化を実現 ■競合他社ソリューション (4ch 制御) 電源引き込み盤 土壌モニタリング 通信？ 潅水制御通信？ 電力制御 汎用品の組み合わせのため展開コスト高 コスト目標： 中小事業者が一括償却可能な金額（３０万円以内） ※もちろんこの価格で利益を出すべく今後以下の対応 ・低コスト化 ⇒技術開発 ⇒量産性改善 ・大量販売（規模の経済） ⇒マーケッティング ⇒信頼性確保、品質保証
- 22. システム構成図（通信インフラ・クラウド） VPS（仮想サーバー） BG96(Quectel Wireless) nRF9160 (Nordic) : 開発中 LTE LPWA LoRaWAN ELTRES : 開発予定 インターネット ※WiFi は標準装備 WiFi ルーター ・動作ステータス通知 ・デバイス操作 クラウド側 ユーザーIF スマホで完結 オープンソフトウェアで構成可能 通信デバイス アドオン基板で拡張