M5Stackで空気質モニター

Air quality monitor ・ 空气质量监测

PM2.5粒子状物質とTVOC/eCO2をI2Cセンサーで測定。PaHub経由で接続。

部品リスト（BOM）

配線

• M5Stack Core2 → Unit PaHub2 (grove_i2c)
• Unit PaHub2 → Module Air Quality (PM2.5) (grove_i2c)
• Unit PaHub2 → Unit Mini TVOC/eCO2 (SGP30) (grove_i2c)

作り方

M5Stack Core2とPaHub2、PM2.5モジュール、TVOC/eCO2ユニットを使った空気品質モニターです。PaHub2でI2Cバスを拡張し、2つのセンサーを同時に接続します。PM2.5モジュールはM-Bus経由、TVOCユニットはGrove I2C経由でPaHub2に接続します。Core2の画面にPM2.5、TVOC、eCO2の値を表示します。

1. 部品を用意する — 用意するもの：M5Stack Core2本体、Unit PaHub2、Module Air Quality (PM2.5)、Unit Mini TVOC/eCO2 (SGP30)、Groveケーブル2本（PaHub2に付属）、Core2とパソコンをつなぐUSB-Cケーブル。
2. PaHub2をCore2に接続する — Groveケーブル（I2C用）を使って、PaHub2の入力ポート（IN）とCore2のPort.A（赤色）を接続します。コネクタは一方向にしか入らないので、向きを確認して差し込んでください。
3. PM2.5モジュールをPaHub2に接続する — PM2.5モジュールはM-Busコネクタを持ちますが、PaHub2のGroveポートに接続するには変換が必要です。PM2.5モジュールのM-Busポートに付属のGrove変換ケーブル（または別途用意したM-Bus to Groveケーブル）を接続し、そのGroveケーブルをPaHub2のチャンネル1（CH1）に差し込みます。
4. TVOCユニットをPaHub2に接続する — もう1本のGroveケーブルで、TVOCユニットとPaHub2のチャンネル2（CH2）を接続します。これで2つのI2Cセンサーが別々のチャンネルで動作します。
5. パソコンにつないでMicroPythonを書き込む — USB-CケーブルでCore2をパソコンにつなぎます。UIFlowやThonnyなどのツールで、Core2にMicroPythonファームウェアが入っていることを確認し、下のコードをデバイスにコピーして実行します。
6. 動作を確認する — コードを実行すると、Core2の画面にPM2.5、TVOC、eCO2の値が表示されます。センサーの前で息を吹きかけるなどして値が変化することを確認してください。

サンプルコード（micropython）

# M5Stack Core2 + PaHub2 + PM2.5 (PMSA003) + TVOC/eCO2 (SGP30)
# Wiring: Core2 Port.A -> PaHub2 IN
#         PaHub2 CH1 -> PM2.5 Module (via M-Bus to Grove)
#         PaHub2 CH2 -> TVOC Unit
import time
from machine import Pin, I2C
from m5stack import lcd

# Initialize I2C on Core2 Port.A (default pins: scl=22, sda=21)
i2c = I2C(0, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=100000)

# TCA9548A address (PaHub2)
TCA_ADDR = 0x70

def select_channel(ch):
    """Select a channel on the PaHub2 (0-5)."""
    i2c.writeto(TCA_ADDR, bytes([1 << ch]))

# PMSA003 I2C address (PM2.5 module)
PMSA_ADDR = 0x12
# SGP30 I2C address (TVOC unit)
SGP30_ADDR = 0x58

def read_pm25():
    """Read PM2.5 value from PMSA003 (channel 0)."""
    select_channel(0)
    time.sleep_ms(10)
    # Request data (command 0xe1, 0x00)
    i2c.writeto(PMSA_ADDR, bytes([0xe1, 0x00]))
    time.sleep_ms(10)
    data = i2c.readfrom(PMSA_ADDR, 32)
    if len(data) >= 12:
        pm25 = data[6] * 256 + data[7]
        return pm25
    return 0

def read_sgp30():
    """Read TVOC and eCO2 from SGP30 (channel 1)."""
    select_channel(1)
    time.sleep_ms(10)
    # Send measure command (0x20, 0x08)
    i2c.writeto(SGP30_ADDR, bytes([0x20, 0x08]))
    time.sleep_ms(50)  # wait for measurement
    data = i2c.readfrom(SGP30_ADDR, 6)
    if len(data) == 6:
        eco2 = data[0] * 256 + data[1]
        tvoc = data[3] * 256 + data[4]
        return tvoc, eco2
    return 0, 0

while True:
    pm25 = read_pm25()
    tvoc, eco2 = read_sgp30()
    lcd.clear()
    lcd.print('PM2.5: %d ug/m3' % pm25, 10, 20)
    lcd.print('TVOC: %d ppb' % tvoc, 10, 60)
    lcd.print('eCO2: %d ppm' % eco2, 10, 100)
    time.sleep(2)

コツ・安全上の注意

• 安全：Core2とPaHub2は乾いた状態で使用し、水や湿気を避けてください。センサーは埃の多い環境で使うことが多いですが、本体への埃の侵入を防ぐため、ケーブル接続部は清潔に保ってください。
• 配線の注意：PM2.5モジュールはM-Busコネクタなので、PaHub2に接続するにはM-Bus to Grove変換ケーブルが必要です。変換ケーブルがない場合は、別途入手してください。
• PaHub2のチャンネル選択：コード内でselect_channel()を使って正しいチャンネルを指定してください。PM2.5モジュールをCH1、TVOCユニットをCH2に接続した場合、チャンネル番号はそれぞれ0と1になります。
• センサーの初期化：SGP30は初回使用時に約15秒の初期化時間が必要です。コード実行後、最初の数回の読み取り値が不安定な場合がありますが、そのまま待てば安定します。

この作り方はAIが構成から生成したものです（未検証）。通電前に配線とコードをご確認ください。

この構成はAIが実在するM5Stack部品から設計し、ポート互換をサーバで検証したものです。編集・共有できます。

UnitKit は M5Stack® 製品向けの非公式ツール。作りたいものを書くと、部品リストと配線図が出ます。