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チュートリアル：アナログCO2センサー

最も短い完全なプログラマブルセンサー：400〜5000 ppmのスライダー、ピン上の電圧、そしてそれを読み取るArduino。最初から最後まで10分で完了し、今後すべてのアナログセンサーでコピーする形です。

構築するもの

Section titled “構築するもの”
   [ CO2センサーチップ ]                 [ Arduino Uno ]
        VCC  o------------------------o 5V
        GND  o------------------------o GND
        OUT  o------------------------o A0


   スライダー 400..5000 ppm   ->   OUT 0..5 V   ->   analogRead(A0)

ステップ1：チップを作成する

Section titled “ステップ1：チップを作成する”

エディタのファイルエクスプローラーからカスタムチップを追加します。ダイアログには組み込みテンプレートとStart from blankが表示されます。チュートリアルに沿って進めるには、空白のものを選択してください。どちらの場合も、マニフェスト（chip.json）とソース（chip.c）の2つのファイルが作成されます。

ステップ2：マニフェスト

Section titled “ステップ2：マニフェスト”

3つのピン、1つの属性、1つのコントロール。コントロールのidと属性のnameは一致している必要があります。それがそれらを結び付けます。

chip.json
{
  "schema": "velxio-chip/v1",
  "name": "CO2 Sensor",
  "description": "Analog CO2 sensor with a live ppm slider. OUT maps 400-5000 ppm to 0-5 V.",
  "pins": ["VCC", "GND", "OUT"],
  "attributes": [
    { "name": "ppm", "label": "CO2 (ppm)", "type": "int",
      "default": 1000, "min": 400, "max": 5000, "step": 10 }
  ],
  "controls": [
    { "id": "ppm", "label": "CO2 (ppm)", "type": "range",
      "min": 400, "max": 5000, "step": 10, "unit": "ppm" }
  ]
}

ステップ3：ソース

Section titled “ステップ3：ソース”

繰り返しタイマーがppmをボルトに変換してピンを駆動します。vx_attr_readがコールバック内にあることに注目してください。これにより、毎回のティックでスライダーの現在位置を確認できます。

chip.c
#include "velxio-chip.h"


#define PPM_MIN   400.0
#define PPM_MAX  5000.0
#define VOLTS_MAX   5.0


typedef struct {
  vx_pin   out;
  vx_attr  ppm;
  vx_timer timer;
} chip_state_t;


static chip_state_t S;


static void on_tick(void *user_data) {
  (void)user_data;
  double ppm = vx_attr_read(S.ppm);          /* ライブスライダー値 */
  if (ppm < PPM_MIN) ppm = PPM_MIN;
  if (ppm > PPM_MAX) ppm = PPM_MAX;
  double volts = (ppm - PPM_MIN) / (PPM_MAX - PPM_MIN) * VOLTS_MAX;
  vx_pin_dac_write(S.out, volts);
}


void chip_setup(void) {
  S.out   = vx_pin_register("OUT", VX_ANALOG);
  S.ppm   = vx_attr_register("ppm", 1000);
  S.timer = vx_timer_create(on_tick, 0);
  vx_timer_start(S.timer, 50000000ULL, true);  /* 50 ms、ナノ秒単位 */
  on_tick(0);                                  /* 初期レベルを駆動 */
  vx_log("co2 sensor ready");
}

重要な3つの詳細：

  • ピン上のVX_ANALOG。デジタルピンは中間電圧を伝送できず、vx_pin_dac_writeを実行しても意図した動作になりません。
  • vx_timer_startはナノ秒を受け取ります。50000000ULLは50 msです。これは最初のチップで最も一般的なタイプミスです。
  • 戻る前の裸のon_tick(0)。これがないと、最初のタイマーが発火するまでピンは0 Vのままで、高速なスケッチはそれを誤った400 ppmとして読み取ります。

Compileを押します。

ステップ4：配線する

Section titled “ステップ4：配線する”

Arduino Unoの隣のキャンバスにチップをドロップし、VCCを5Vに、GNDをGNDに、OUTをA0に接続します。

Arduino Unoに配線されたCO2センサーチップ：VCCから5V、GNDからGND、OUTからA0

ステップ5：スケッチ

Section titled “ステップ5：スケッチ”
sketch.ino
void setup() {
  Serial.begin(115200);
}


void loop() {
  int raw = analogRead(A0);
  float volts = raw * (5.0f / 1023.0f);
  float ppm = 400.0f + volts / 5.0f * 4600.0f;
  Serial.print("raw="); Serial.print(raw);
  Serial.print("  ppm="); Serial.println(ppm, 0);
  delay(500);
}

ステップ6：実行してドラッグする

Section titled “ステップ6：実行してドラッグする”

Runを押し、チップをクリックします。スライダーパネルが開きます：

シミュレーション実行中のチップのライブパネル：ppm単位のCO2スライダー

ドラッグすると、シリアル出力が1つのdelay(500)以内で追従します：

スライダーを追跡するシリアルモニター：ppm読み取り値が1000から3000にジャンプ

これが全体のループです：スライダーが属性を書き込み、タイマーが毎秒20回それを読み取り、ピン電圧が変化し、analogReadがそれを確認します。

うまくいかない場合

Section titled “うまくいかない場合”
表示される内容 ほぼ確実な原因
チップをクリックしても何も開かない シミュレーションが停止している：パネルは実行中のみ開きます
スライダーは表示されるが読み取り値が動かない vx_attr_readがchip_setup()内で呼び出されてキャッシュされ、on_tick内で呼び出されていない
analogReadが0または1023のみを返す ピンがVX_ANALOGではなくデジタルモードとして登録されている
値が一度更新されてフリーズする vx_timer_startがrepeat falseで呼び出されたか、間隔がミリ秒で記述されたため次のティックが50000秒後になっている
シリアルが最初の瞬間に400 ppmを表示する 初期のon_tick(0)呼び出しが欠落している

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Section titled “次へ”