M5Stack × LabVIEW 連携で実現するIoT計測システム
ESP32とLabVIEWを活用したデータ収集・可視化・解析
IoT の普及により、センサから取得したデータをリアルタイムで可視化・解析したいというニーズが急速に高まっています。
中でもM5Stackは、ESP32を搭載した小型IoTデバイスとして、試作開発や教育用途、設備監視システムで広く活用されています。一方LabVIEWは、試験・計測分野で長年利用されてきたグラフィカルプログラミング環境であり、高度なデータ収集・解析・制御を実現することができます。
本記事では、両者を連携させる方法とその活用例を解説します。
M5Stack とは
M5Stackは、ESP32を搭載したオールインワン開発プラットフォームです。近年では教育用途だけでなく、設備監視や試験装置のプロトタイプにも広く利用されています。主な特徴は以下のとおりです。
特徴
- ESP32デュアルコアプロセッサ搭載
- Wi-Fi・Bluetooth 通信対応
- LCDディスプレイ・ボタン・スピーカー内蔵
- Groveコネクタによる各種センサ接続
- Arduino IDE、PlatformIO、UIFlow に対応
- 小型・低消費電力でIoT用途に最適
LabVIEWとの連携メリット
M5Stack をデータ収集端末、LabVIEW を解析・可視化ソフトウェアとして役割分担することで、高機能なIoT計測システムを構築が可能です。例えば以下のような機能を容易に実現することが出来ます。
機能
- リアルタイムデータ表示
- データロギング
- FFT解析・波形解析
- トレンド監視・アラーム通知
- データベース保存
- AI解析用データ収集
LabVIEW の豊富な解析ライブラリを利用することで、IoT データをそのまま高度な解析へ活用することが出来ます。
システム構成
センサ → M5Stack（データ収集） → Wi-Fi / USB / Ethernet → LabVIEW（可視化・解析） → データベース / クラウド / AI解析
基本構成は非常にシンプルです。M5Stack がセンサからデータを取得し、Wi-Fi・USB・Ethernet 経由で LabVIEW へ送信します。
LabVIEW は受信したデータをリアルタイム表示・解析したうえで、データベースやクラウド、AI解析へと連携します。
接続方法
M5Stack とLabVIEWの接続方式は、用途に応じて以下の4種類から選択可能です。
| 方式 | 構成 | 特徴 |
|---|---|---|
| USBシリアル通信 | M5Stack → USB → LabVIEW VISA | 導入が容易/デバッグしやすい/安定した通信 |
| TCP/IP通信（Wi-Fi） | M5Stack → Wi-Fi → LAN → LabVIEW TCP/IP | 配線不要/長距離通信/複数端末接続が可能。IoT用途で最も利用される構成 |
| MQTT通信 | M5Stack → MQTT → Broker → LabVIEW | 軽量通信/複数デバイス管理/工場IoTとの親和性が高い |
| HTTP/REST API | M5Stack → HTTP → REST API → LabVIEW | Web サービスやクラウドシステムとの連携に適している |
データ形式
LabVIEW で扱いやすい代表的なデータ形式は、CSVとJSONの2種類です。CSVはシンプルなデータ転送に適しており、JSONは複数センサや拡張性の高いシステムで利用されます。
CSV形式の例
25.3,40.2,1001.2
JSON形式の例
{
”temp”: 25.3,
”hum”: 40.2,
”press”: 1001.2
}
LabVIEW側の処理
LabVIEW では、
通信 → データ変換 → リアルタイム表示 → 解析 → 保存 → 通知
という流れで処理を行います。具体的には以下のような関数・ノードを組み合わせることで、本格的な計測システムを構築することが可能です。
- VISA Read（USBシリアル受信）
- TCP Read（Wi-Fi受信）
- JSON Parser（データ変換）
- Waveform Graph（リアルタイム表示）
- FFT（解析）
- TDMS保存（データ保存）
Arduino コード例（M5Stack）
シリアル通信でCSVを送信する場合の例を示します。
Serial.print(temp);
Serial.print(“,”);
Serial.print(hum);
Serial.print(“,”);
Serial.println(press);
LabVIEW 側では、VISA Read、Spreadsheet String to Array、数値変換の3つを組み合わせるだけで容易に受信・処理が可能です。
活用事例
環境モニタリング
- 温度・湿度
- CO₂
- 気圧
モータ試験
- 回転数、振動、温度
設備監視
- 電流、電圧
- 稼働状態、異常監視
AI データ収集
LabVIEW で収集したデータをCSVやデータベースへ保存し、Pythonや機械学習ツールへ連携することも可能です。
NI 計測システムとの組み合わせ
試作段階ではM5Stack を利用し、より高精度な評価が必要な場合にはNI ハードウェアへ展開することも可能である。
M5Stack → LabVIEW → NI DAQ / PXI / CompactDAQ → 高精度計測
このように役割を分けることで、IoT デバイスと本格的な試験・計測システムをシームレスに連携できる。
ペリテックのご提案
ペリテックでは、LabVIEW を中心とした試験・計測システムの構築に加え、M5Stack やESP32を活用したIoTソリューションの開発も支援しています。
- IoTセンサネットワークの構築
- LabVIEWによるリアルタイム監視システム
- NI PXI・DAQとの連携
- AI解析システムへのデータ連携
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お客様の用途に応じた最適なシステムをご提案いたします。
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IoT と試験・計測技術を融合することで、設備監視や製品評価、研究開発など、さまざまな分野で柔軟かつ拡張性の高いシステムを構築することが可能です。ペリテックでは、こうした技術を活用し、お客様の課題解決を支援しております。
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