ビズライト・テクノロジー、災害などの停電時にも単3電池で最大3時間稼働のRaspberry Pi2を利用したIoTゲートウェイ「BH2 Lite」を開発

株式会社ビズライト・テクノロジーは、Raspberry Pi 2 Model Bを利用したIoTゲートウェイ「BH2」と、乾電池での稼働を可能にした「BH2 Lite」を開発した。

また、ビズライトは2015年11月18日(水)～20日(金)の期間、パシフィコ横浜で開催される「Embedded Technology 2015／組込み総合技術展」に出展し、同社スペース(ブース番号D-36)にてBH2とBH2 Liteの展示を行う。

【IoTゲートウェイ「BH2／BH2 Lite」開発背景】

Raspberry Piを堅牢化したIoTゲートウェイ「BH1」は、Raspberry Piで開発したプロトタイプをそのまま業務用途に利用できる点が評価され、多数の反響があった。そのなか、「Raspberry Pi 2 Model B搭載」「バッテリー駆動」などのさらなる要望を受け、Raspberry Pi 2 Model Bを堅牢化した「BH2」と、停電時には電源を単3電池に切り替えて駆動する「BH2 Lite」を開発した。

【Raspberry Piを利用しながら堅牢性を実現する「BH2／BH2 Lite」】

産業用途で安定利用するため、「BH2／BH2 Lite」は数多くのソリューションを実装した。

■電源断、シャットダウンプロセスの最適化
Raspberry PiはLinuxベースのOSを採用しているため、正常なシャットダウンプロセスを実行しないと、OSがクラッシュしたり、SDカードを破壊したりする恐れがあり、産業用途で採用するには問題があった。
「BH2」は、大容量のコンデンサを使用し電源断からおよそ30秒間動作することが可能。電源断信号は割込信号としてGPIOで検出し、プロセスは安全なシャットダウンを実行させる。
「BH2 Lite」は、コンデンサではなく乾電池によって同様の機能を実現する。シャットダウンプロセスを実行させず、そのまま単3電池による駆動も選択可能なため、停電時にはバッテリーで稼働させることにより、災害対応などのまったく新たな用途にも利用できる。

■時計機能付き
Raspberry Piはバッテリーバックアップによる時計機能(RTC)を搭載していない。しかしほとんどのアプリケーションにとってRTCは不可欠なものとなる。「BH2／BH2 Lite」はRTCデバイスと、交換可能なボタン電池を搭載しているため、リアルタイム管理が必要なアプリケーションでも問題なく稼働する。

■5V電源をダイレクト供給
Raspberry Piは電源が不安定であり、さらにマイクロUSBポートは内部抵抗が高いため、本来は電源供給に適していない。「BH2／BH2 Lite」では、内部にレギュレータを搭載し、独自電源回路からRaspberry Piのピンヘッダ経由で5Vを供給することで安定した動作を実現した。

■万全の放熱対策
Raspberry Piはそれ単体ではそれほど放熱が問題にはならないが、産業用途を考慮した場合、放熱の問題はゼロではない。「BH2／BH2 Lite」ではCPUに放熱デバイスを装着し、この熱を金属ケースに逃すことによって一層の安定化を図っている。また、恒温槽による温度動作試験を行い、0度～40度の動作を保証している。

■耐ノイズ性能の大幅改善
Raspberry Piは、ボード単体や市販されている樹脂ケースでは、産業用途に耐えうるノイズ対策がなされていない。「BH2／BH2 Lite」はグランド処理やケーシングを行うことで耐ノイズ性能を高め、EMSや静電イミュニティ、サージイミュニティなどの各種耐性検査をクリアしている。

■CPUの暴走対策
Raspberry Piはハードウェアウォッチドッグタイマを搭載していますが、デフォルトの状態では無効化されている。「BH2／BH2 Lite」はこれを有効化し、万が一CPUが暴走した場合でも、ハードウェア的にCPUをリブートできるため、システムがハングアップしたままになる可能性を非常に低く抑えている。

■GPIOラインのノイズ問題をクリア
Raspberry Piは様々な用途に使用できるGPIOが搭載されていますが、GPIOポートには数100mVのノイズがのっているため、手で触れるだけで誤動作を起こす場合がある。「BH2／BH2 Lite」ではグランド処理やケーシングなどでノイズレベルを数10mVまで抑えた。

■電源スイッチと連動するシャットダウン回路
Raspberry Piを産業用途で使用する際には、電源スイッチが必要になる。「BH2／BH2 Lite」は、電源スイッチと連動するシャットダウン回路を実装している。

■汎用のスイッチを5つ搭載
機器組込用途では、モニタを接続できず、設定などに利用する最低限のスイッチを要求されることが多くある。「BH1」は汎用のスイッチを5つ用意しているため、別途スイッチボックスを用意する必要がない。

【製品概要】

名称： BH2／BH2 Lite
価格：オープン価格
OS　： Raspbianカスタマイズ(Linuxカーネル3.2)
仕様はこちらのサイトを参照。

【BHシリーズの利用領域】

1．デジタルサイネージ向けSTB
2．各種モニタリングシステムの表示端末
3．農業用監視、警報システム
4．データロガーシステム
5．汎用インテリジェントコントローラー
6．プロトタイプ開発、実証実験

【Embedded Technology 2015 組込み総合技術展　概要】

開催日時：2015年11月18日(水)～20日(金)
会場　　：パシフィコ横浜
アクセス：横浜市西区みなとみらい1-1-1
ブース　：ブース番号D-36
＜展示内容＞
「BH2／BH2 Lite」の実機を展示。

【BHシリーズの展開方針】

1．同社デジタルサイネージソリューション「デジアピ」プラットホームとしての展開
同社はタッチパネルサイネージ「Furelo」に代表されるサイネージソリューションを展開してきた。今後は「BH2／BH2 Lite」によって、さらに拡大するデジタルサイネージの市場ニーズに適合した、汎用的でローコストでありながら、安定動作するソリューションを展開する。また、汎用BOXとしての「BH1」の特徴である、外部デバイスとの接続容易性を最大限活かし、センシングサイネージ(センサーと連動する自律型サイネージ)など、次世代のサイネージソリューションを提供していく。

2．ハードウェアでの提供
汎用コントローラーとして利用できるよう、各種ドキュメント、API、カスタマイズOSなど、「BH2／BH2 Lite」を使ったアプリケーション開発を簡単にできる環境を提供。また、アプリケーションやシステム開発の受託、コンサルティングも行う。

3．協業モデル
「BH2／BH2 Lite」に専用アプリケーションを搭載し、システム(ハードウェア)として販売する場合、共同開発などによる協業モデルを展開していく。

【関連リンク】
・株式会社ビズライト・テクノロジー