ESP32のMicroPythonで温湿度センサーを使う方法

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この記事では、ESP32とMicroPythonを使って温湿度センサーの値を取得する方法を解説します。

この記事で学べること

  • I2Cインタフェース
  • ESP32と温湿度センサーの接続方法
  • MicroPythonのコード例
  • 測定データの確認方法

ステップごとの解説

  1. 必要な部品を準備する
    今回も前回、MicroPythonをインストールしたM5STACK社のM5StampS3を使います。
    M5StampS3は、Amazon、スイッチサイエンス社、マルツエレック社などで購入することができます。
  2. M5StampS3にMicroPythonをインストールする
    前回の記事を参考にMicroPythonをインストールします。
  3. M5StampS3をPCに接続する
    M5StampS3とPCをUSBケーブルで接続します。接続できているか確認します。必要な部品を準備する
ls -l /dev/tty.usbmodem*
crw-rw-rw-  1 root  wheel  0x9000006  8 24 16:37 /dev/tty.usbmodem11401
  1. 温湿度センサー
    今回は温湿度センサーとして、ボッシュ(BOSCH)製総合環境センサBME680を使用したセンサモジュールを使います。温度、湿度、圧力（気圧）に加えガス(有機溶剤、アルコール等)の検出が可能です。基板上にI2CレベルコンバータICを実装しているので、M5StampS3とはI2Cインタフェース接続となります。
    センサーモジュールのマニュアルはここにあります。
BME680
  1. I2Cインタフェースとは
    I²C（Inter-Integrated Circuit）は、マイコンとセンサや液晶モジュールなどの周辺デバイスを、たった 2本の信号線（SDAとSCL） で通信できるシリアル通信方式です。
    「アイ・ツー・シー」または「アイ・スクエアド・シー」と読みます。
  2. I²Cの基本構成
    I²C通信では、
    マスター（Master）：通信を制御する側（例：M5StampS3などのマイコン）
    スレーブ（Slave）：マスターの命令に従ってデータを送受信するデバイス（例：温度センサ、LCDモジュールなど）
    という関係でやり取りします。通信に使うのは2本の信号線だけです：

信号線

名称

役割

SDA

Serial Data Line

データの送受信用

SCL

Serial Clock Line

通信クロック（タイミング）を送る

さらに、どのデバイスと通信するかを区別するために、各スレーブには「7ビットまたは10ビットのアドレス」 が割り当てられています。

  1. 通信の仕組み
    1. **マスターがスタート信号（Start Condition）**を送信
    2. スレーブアドレスを送って、どの機器と通信するか指定
    3. 読み取り（Read）か書き込み（Write）を指定
    4. データの送受信
    5. **ストップ信号（Stop Condition）**で通信終了
    通信は常にマスター主導で行われ、スレーブはそれに応答します。
  2. 🔋 I²Cの特徴
    ✅ 配線が少ない（SDAとSCLの2本＋電源・GND）
    ✅ 複数のデバイスを同じバス上に接続できる（アドレスで区別）
    ✅ クロック同期型通信で安定したデータ転送
    ⚠️ 通信距離は短め（数十センチ程度までが目安）
  1. M5StampS3のI2Cインタフェース
    M5StampS3のI2CインタフェースであるSDAとSCLは下図をみると、GPIO13がSDA、GPIO15がSCLであることがわかります。
  1. M5StampS3とBME680モジュールとの接続
    BME680のSDAとM5StampS3のSDA(GPIO13)、BME680のSCLとM5StampS3のSCL(GPIO15)を接続します。
  1. BME680モジュールとM5StampS3をブレッドボード上で接続する
    下表と写真を参考に接続します。
    ジャンパーワイヤは、秋月電子やAmazonで入手できます。

部品

ピン

ブレッドボードマトリックス番号

M5StampS3

G1

22 – I

G3

23 – I

G5

24 – I

G7

25 – I

G9

26 – I

GND

27 – I

5V

28 – I

G13

29 – I

G15

30 – I

3V3

25 – E

G43

26 – E

G44

27 – E

EN

28 – E

G0

29 – E

GND

30 – E

BME680モジュール

VIN

9 – H

SCL

8 – H

SDA

7 – H

GND

6 – H

ジャンパーワイヤ

ブレッドボードマトリックス番号

ジャンパーワイヤ１

28 – L === 5V

ジャンパーワイヤ２

27 – L === GND

ジャンパーワイヤ３

30 – J === 8 – J

ジャンパーワイヤ４

29 – K === 7 – K

ジャンパーワイヤ５

9 – L === 5V

ジャンパーワイヤ６

6 – L === GND

  1. M5StampS3をPCに接続する
    M5StampS3とPCをUSBケーブルで接続します。接続できているか確認します。
ls -l /dev/tty.usbmodem*
crw-rw-rw-  1 root  wheel  0x9000006  8 24 16:37 /dev/tty.usbmodem11401
  1. VSCodeで以前、作ったプロジェクトを選択する
    VSCodeを起動して、以前、作ったプロジェクトを選択します。
  1. エディタで新しいファイルを作成する
    左側のエクスプローラにて右クリックして、「新しいファイル」を選択します。ファイル名を入力する欄が表示されるので、適当に名前を入力します。今回は、「temper.py」としました。
  1. BME680のドライバをインストールする
    BME680には簡単に使えるようにドライバが公開されているので、インストールします。
    モジュールはここにあるので、bme680.pyをダウンロードします。
    ダウンロードしたら、bme680.pyをプロジェクトフォルダに保存します。保存したら、bme680.pyを選択して、右クリックから、「Upload file to Pico」をクリックすると、bme680.pyがM5StampS3内に保存されます。
  1. 下記コードをエディターで記入する
    「temper.py」を選択すると、エディター画面が開くので、下記コードを記入して保存します。
from machine import Pin, I2C
import bme680

i2c = I2C(sda=Pin(13), scl=Pin(15))

bme = bme680.BME680_I2C(i2c)
print("temperature : %s" % bme.temperature)
print("humidity : %s" % bme.humidity)
print("pressure : %s" % bme.pressure)
print("gas : %s" % bme.gas)
  1. 「temper.py」を実行する
    左のエクスプローラにて、「temper.py」を選択して、右クリックから、「Run current file on Pico」をクリックすると、REPL画面に下記のように、温度、湿度、圧力（気圧）、ガスが表示されます。

    温度：temperature、湿度：humidity、圧力（気圧）：pressure、ガス：gas
MicroPython v1.26.1 on 2025-09-11; Generic ESP32S3 module with ESP32S3
Type "help()" for more information or .help for custom vREPL commands.

>>> 
temperature : 26.635664
humidity : 60.814304
pressure : 1024.4348
gas : 59693

>>>

まとめ

ESP32とMicroPythonを使えば、シンプルなコードで温度センサーを動かせます。応用すればIoTデバイスに簡単に組み込めます。

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