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title: 25-01-17 ESP32で構築するLTE-M通信対応の電池駆動型IoTデバイス
tags: 
author: [T.SUSAMI](https://www.docswell.com/user/5779738433)
site: [Docswell](https://www.docswell.com/)
thumbnail: https://bcdn.docswell.com/page/KJ4VWLKRE1.jpg?width=480
description: 高知組み込み会#8での発表資料です。
published: January 18, 25
canonical: https://www.docswell.com/s/5779738433/5829R2-2025-01-17-210000
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# Page. 1

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/KJ4VWLKRE1.jpg)

高知組み込み会 #8「ESP32の何か」
＠高知工科大学 永国寺キャンパス 地域連携棟4階 会議室
https://kochi-embedded-meeting.connpass.com/event/336709/
ESP32で構築するLTE-M通信対応の
電池駆動型IoTデバイス
SORACOM UG 須佐美俊和
2025/01/17


# Page. 2

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LE13YLXVJG.jpg)

自己紹介
2


# Page. 3

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GEWPGVN3J2.jpg)

目次
1. 背景と目的
2. デバイスの設計
1. どのLTE-M対応通信モジュールを選ぶか？
2. どのマイコンを選ぶか？
3. どのように電池仕様を決めるか？
4. どのように通信モジュールの待機電流を抑えるか？
5. どのセンサーでわな作動を捉えるか？
3. ネットワークの設計
1. どのLTE-M対応IoT SIMを選ぶか？
2. どのように通信エラーを判断するか？
4. クラウドの設計
1. どのように通知を実現するか？
5. まとめ
3


# Page. 4

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/47ZKL43G73.jpg)

目次
1. 背景と目的
2. デバイスの設計
1. どのLTE-M対応通信モジュールを選ぶか？
2. どのマイコンを選ぶか？
3. どのように電池仕様を決めるか？
4. どのように通信モジュールの待機電流を抑えるか？
5. どのセンサーでわな作動を捉えるか？
3. ネットワークの設計
1. どのLTE-M対応IoT SIMを選ぶか？
2. どのように通信エラーを判断するか？
4. クラウドの設計
1. どのように通知を実現するか？
5. まとめ
4


# Page. 5

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/YJ6QW3XQJV.jpg)

ジビエハンターの友人からの依頼
わな作動時にスマホに
通知がくるようできな
いか？
5


# Page. 6

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GJ5RMLX274.jpg)

現状、SORACOM LTE-M Button PlusでIoT化
• しかし、電波環境が悪いと通信できない等の課題も・・・
• NTTドコモで通信できないか？
• わなが作動したら、複数回通信トライするようにできないか？
わな作動通知システムの製作事例、九州農政局農村振興部農村環境課
https://electronic.tousekice.com/wp-content/uploads/2022/01/wana_tsu-6.pdf
6


# Page. 7

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LE3PWLX1J5.jpg)

IoTを用いたわな作動通知システムを作りたい！
クラウド
ネットワーク
電池駆動型
IoTデバイス
7


# Page. 8

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/8EDLKN2KJG.jpg)

目次
1. 背景と目的
2. デバイスの設計
1. どのLTE-M対応通信モジュールを選ぶか？
2. どのマイコンを選ぶか？
3. どのように電池仕様を決めるか？
4. どのように通信モジュールの待機電流を抑えるか？
5. どのセンサーでわな作動を捉えるか？
3. ネットワークの設計
1. どのLTE-M対応IoT SIMを選ぶか？
2. どのように通信エラーを判断するか？
4. クラウドの設計
1. どのように通知を実現するか？
5. まとめ
8


# Page. 9

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/V7P2K51378.jpg)

M5Stamp SIM7080G搭載 CAT-Mモジュール
• Grove端子無し。組み込みに良さげ
9


# Page. 10

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/2JVDVPYNJQ.jpg)

SIM7080G CAT-M/NB-IOT UNIT
• Grove接続でLTE-M通信可能。microSIMであることに注意
10


# Page. 11

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/5EGYLP95EL.jpg)

Lilygo T-SIM7080G-S3
• ESP32-S3とSIM7080Gが一体
• リチウムイオンバッテリーホルダーやmicorSDスロットも搭載されている
11


# Page. 12

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4JQMY2WL7P.jpg)

SONY Spresense LTE拡張ボード
• SONY Spresense LTE拡張ボード（左側）とSONY Spresense （右側）を重ねることで、
LTE-M通信が可能
12


# Page. 13

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/K74VWLK5J1.jpg)

Wio BG770A
• マイコンと、通信モジュールと、Groveシールドが一体！しかも省電力性能高い
• 別途研究中（https://note.com/susa_lab/m/m2207f165ba87）
13


# Page. 14

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LJ13YLX27G.jpg)

どのLTE-M対応通信モジュールを選ぶか？
M5Stamp
CAT-M
モジュール
(SIM7080G)
M5Stack
CAT-M Unit
(SIM7080G)
Lilygo
T-SIM7080GS3
SONY
Spresense
LTE拡張ﾎﾞｰﾄﾞ
Wio BG770A
省電力性能
マイコンと
の接続性
入手性
価格
総合評価
◎
△
◎
◯
◯
マイコン
配線要
ｽｲｯﾁｻｲｴﾝｽ
約7000円
コスト重視
など
+マイコン
次第
✕〜△
◯
✕〜△
◯
マイコン
Grove
マルツなど
約7500円
本家在庫切れ
+マイコン
次第
✕〜△
◎
△〜◯
◎
不明
マイコン
東京ラジオ
約6200円
一体
デパートなど
✕〜△
◎
◎
△
mA
重ねるだけ
秋月電子
約16500円
通商など
*ﾏｲｺﾝ代含む
オーダー
△
△
△
◎
◎
◎
△
◎
75μA
マイコン
SORACOM
約15000円
使いやすさ
一体
重視
14


# Page. 15

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GJWPGVN272.jpg)

SIM7080G搭載CAT-Mユニット
登壇後に追加
• XMAKERSさんが作ったM5Stamp SIM7080G搭載 CAT-MモジュールをGrove端子で接
続できるようにした商品。SIM7080G CAT-M/NB-IOT UNITはGrove端子付きだが、在
庫が安定しないので、こちらの選択肢も。
15


# Page. 16

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4EZKL434E3.jpg)

目次
1. 背景と目的
2. デバイスの設計
1. どのLTE-M対応通信モジュールを選ぶか？
2. どのマイコンを選ぶか？
3. どのように電池仕様を決めるか？
4. どのように通信モジュールの待機電流を抑えるか？
5. どのセンサーでわな作動を捉えるか？
3. ネットワークの設計
1. どのLTE-M対応IoT SIMを選ぶか？
2. どのように通信エラーを判断するか？
4. クラウドの設計
1. どのように通知を実現するか？
5. まとめ
16


# Page. 17

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/Y76QW3XG7V.jpg)

◎教えて下さい
・M5Stack系で省電力性能が優れた
マイコンは無いか？
どのマイコンを選ぶか？
Seeed Studio
XIAO系
選択肢
チップ
待機時
電流
利用できる
GPIOピン数
総合評価
XIAO ESP32C6
ESP32C6
15μA
11
◎
XIAO ESP32S3
ESP32S3
14μA
11
◎
XIAO ESP32C3
ESP32C3
44μA
11
◯
XIAO nRF52840
nRF52840
5μA
11
◎
*1
M5Stack系
M5NanoC6
ESP32-C6
0.00mA
2
✕
M5Stamp S3
ESP32-S3
0.28mA
12
△
ATOMS3
ESP32-S3
0.09mA
8
◯
*2
Raspberry Pi
系
Arduino系
Raspberry Pi Pico
RP2040
1.4mA
26
✕
Raspberry Pi Pico 2
RP2350
0.05mA
26
◯
*2,3
Arduino Uno R3
ATmega328P
数10mA
20
✕
Arduino Uno R4
Renesas RA4M1
?
20
✕？
*1 称呼値 https://wiki.seeedstudio.com/SeeedStudio_XIAO_Series_Introduction/
*2 実験値 https://sample.msr-r.net/m5nanoc6-current/#toc3
*3 実験値 https://gigazine.net/news/20240906-raspberry-pi-pico-2-power-saving/
17


# Page. 18

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/G75RMLXXE4.jpg)

XIAOシリーズめちゃくちゃ種類がある
出典：https://www.seeedstudio.com/xiao-series-page
18


# Page. 19

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/9J2D9LXQJR.jpg)

どのマイコンを選ぶか？：XIAOを深堀り
XIAO
ESP32C6
XIAO
ESP32S3
XIAO
ESP32C3
XIAO
nRF52840
待機電流
入力電圧
User LED
価格*1
総合評価
◎
△
◯
◎
◎
15μA
3.7?〜5.5V
有り
約1100円
コスパ重視
SGM6029:2.3μA
SGM6029で最大
1色
ESP32C6:7μA
電圧が決まる
◎
△
◯
◯
△
14μA
3.7?〜5.5V
有り
約1500円
SGM6029:2.3μA
SGM6029で最大
1色
ESP32S3:7μA
電圧が決まる
◯
◯
△
◎
◯
44μA
3.7?〜6.0V
無し
約1100円
6Vが魅力なら
XC6210:35μA
XC6210で最大
ESP32C3:5μA
電圧が決まる
◎◎
△
◎
△
◎
5μA
3.7?〜5.5V
有り
約2200円
待機電流重視
nRF52840:0.3μA
これ
3色
*1 2025/01/16時点のスイッチサイエンスでの販売価格を10の位で四捨五入（税込み）
処理能力高い
19


# Page. 20

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/DEY24Q8YEM.jpg)

目次
1. 背景と目的
2. デバイスの設計
1. どのLTE-M対応通信モジュールを選ぶか？
2. どのマイコンを選ぶか？
3. どのように電池仕様を決めるか？
4. どのように通信モジュールの待機電流を抑えるか？
5. どのセンサーでわな作動を捉えるか？
3. ネットワークの設計
1. どのLTE-M対応IoT SIMを選ぶか？
2. どのように通信エラーを判断するか？
4. クラウドの設計
1. どのように通知を実現するか？
5. まとめ
20


# Page. 21

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/VJN8YKQR78.jpg)

アルカリ電池とニッケル水素電池の電圧特性を知る
• アルカリ電池
：初期1.6V、使用時約1.2V、終止1.0V
• ニッケル水素電池：初期1.5V、使用時約1.3V、終止1.0V
ニッケル水素
電池
アルカリ
電池
出典：http://www.kansai-event.com/kinomayoi/battery2/alkaline2.html
21


# Page. 22

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/YE9KPVDZE3.jpg)

アルカリかニッケル水素か？ 3本か4本か？
アルカリ電池
3本
アルカリ電池
4本
ニッケル水素電池
3本
ニッケル水素電池
4本
登壇後16340 電池も良い
のでは、耐寒性も注意、
という意見を頂きました。
初期電圧
定常時電圧
評価
◎
△
△
4.8V
3.6V
定常時が微妙
✕
◎
✕
6.4V
4.8V
これはNG
◎
◎
◎
4.5V
3.9V
これが安心
△
◎
△
6.0V
5.2V
初期電圧が不安
XIAO ESP32C3なら◎
XIAO ESP32C3なら◎
*アルカリ電池 ：初期1.6V、定常1.2V、ニッケル水素電池：初期1.5V、定常1.3Vと仮定して試算
22


# Page. 23

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GE8RDP5YJD.jpg)

目次
1. 背景と目的
2. デバイスの設計
1. どのLTE-M対応通信モジュールを選ぶか？
2. どのマイコンを選ぶか？
3. どのように電池仕様を決めるか？
4. どのように通信モジュールの待機電流を抑えるか？
5. どのセンサーでわな作動を捉えるか？
3. ネットワークの設計
1. どのLTE-M対応IoT SIMを選ぶか？
2. どのように通信エラーを判断するか？
4. クラウドの設計
1. どのように通知を実現するか？
5. まとめ
23


# Page. 24

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LELKM1Y9JR.jpg)

DCDCのENピンを制御して電源を遮断する
• 5V出力昇圧DCDCコンバータのENピンを0Vにすることで、DCDCの出力電圧を0Vに
できる
出典：https://akizukidenshi.com/catalog/g/g115097/
24


# Page. 25

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4JM2YWNVJW.jpg)

フォトリレーで電源を遮断する
• フォトリレーの1〜2ピン間に、適切な電流を流すと、3〜4ピン間のスイッチが繋
がり、電池電圧が通信モジュールに供給される
出典：https://akizukidenshi.com/catalog/g/g107330/ ※25/1/17現在在庫限りとなっている
25


# Page. 26

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PJRM9YDWE9.jpg)

PSMモードで通信モジュールを動かす
• PSMモードで低消費電力化できる？ ◎教えて下さい
・XIAO x SIM7080G x PSMで省電力化できる？
・SIM7080Gモジュールは最低何Vで動く？
26


# Page. 27

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/PEXVQG1V7X.jpg)

どのように通信モジュールの待機電流を抑えるか？
5V出力
昇圧DCDC
コンバータ
電池電圧低下
時の通信
配線の
シンプルさ
費用
総合評価
◎
△
△
◎
DCDCで
昇圧される
△
フォトリレー
△
何Vまで動く
◯
△
¥100
か要調査
△
PSMモード
¥300
何Vまで動く
◎
◎
△〜◎
¥0
要試験
か要調査
27


# Page. 28

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/3EKQ9425ED.jpg)

目次
1. 背景と目的
2. デバイスの設計
1. どのLTE-M対応通信モジュールを選ぶか？
2. どのマイコンを選ぶか？
3. どのように電池仕様を決めるか？
4. どのように通信モジュールの待機電流を抑えるか？
5. どのセンサーでわな作動を捉えるか？
3. ネットワークの設計
1. どのLTE-M対応IoT SIMを選ぶか？
2. どのように通信エラーを判断するか？
4. クラウドの設計
1. どのように通知を実現するか？
5. まとめ
28


# Page. 29

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/L73PWL41E5.jpg)

どのセンサーでわな作動を捉えるか？
• 省略します。続きはWebで！
• https://note.com/susa_lab/n/nc0a496e45b5e?magazine_key=mdbf3d1491064
◎教えて下さい
・センサーが防水ケース外
に設置される場合の保護回
路設計は？
29


# Page. 30

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/87DLKNQKEG.jpg)

目次
1. 背景と目的
2. デバイスの設計
1. どのLTE-M対応通信モジュールを選ぶか？
2. どのマイコンを選ぶか？
3. どのように電池仕様を決めるか？
4. どのように通信モジュールの待機電流を抑えるか？
5. どのセンサーでわな作動を捉えるか？
3. ネットワークの設計
1. どのLTE-M対応IoT SIMを選ぶか？
2. どのように通信エラーを判断するか？
4. クラウドの設計
1. どのように通知を実現するか？
5. まとめ
30


# Page. 31

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/VJP2K5L3J8.jpg)

どのLTE-M対応IoT SIMを選ぶか？
グローバル
plan01s
グローバル
plan01s LDV
NTT
ドコモ
KDDI
SoftBank
費用 *1
◯
△
◎
270円/月
PSM等に
SoftBankが
非対応
優先される
△
◎
PSM等に
SoftBankが
非対応
優先される
✕
◎
✕
グローバル
planX3 5MB
◎
日本
plan-D D-300MB
◎
日本
plan-KM1
✕
総合評価
*2
+3円/100KB
60円/月
+7.5円100KB
150円/月
SoftBank
ならこれ
ドコモな
らこれ
✕
✕
330円/月
中容量な
らこれ
◎
✕
110円/月
KDDIなら
+0.55円/KB
これ
(55円/100KB)
*1 150円/USDで試算 *2 通信量は小容量を想定 * 別途相互接続性試験（IOT）にも注意
31


# Page. 32

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/2EVDVPQNEQ.jpg)

目次
1. 背景と目的
2. デバイスの設計
1. どのLTE-M対応通信モジュールを選ぶか？
2. どのマイコンを選ぶか？
3. どのように電池仕様を決めるか？
4. どのように通信モジュールの待機電流を抑えるか？
5. どのセンサーでわな作動を捉えるか？
3. ネットワークの設計
1. どのLTE-M対応IoT SIMを選ぶか？
2. どのように通信エラーを判断するか？
4. クラウドの設計
1. どのように通知を実現するか？
5. まとめ
32


# Page. 33

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/57GYLPW57L.jpg)

どのように通信エラーを判断するか？
確実性
通信量
レスポン
スコード
の設計
TCPを使う。
送信データ量と、
受信側から送ら
れる受信した
データ量を比較
し判断する
AT+CAACK
？
○
◎
UDPの
不要
UDPを使う。
サーバーから送
られるレスポン
スコード(201な
ど)で判断する
AT+CARECV
？
約3倍
◎
○
クラウド側の
サービスを変
判断基準
4
総合評価
◎教えて下さい
・確実性はどのような評
価になるか？
・この2案の他、どのよ
うな選択肢があるか？
・考慮すべき判断基準
は？
・総合評価は？
えてもレスポ
ンスコードの
誤検知なきよ
う設計要
33


# Page. 34

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/4EQMY23LJP.jpg)

目次
1. 背景と目的
2. デバイスの設計
1. どのLTE-M対応通信モジュールを選ぶか？
2. どのマイコンを選ぶか？
3. どのように電池仕様を決めるか？
4. どのように通信モジュールの待機電流を抑えるか？
5. どのセンサーでわな作動を捉えるか？
3. ネットワークの設計
1. どのLTE-M対応IoT SIMを選ぶか？
2. どのように通信エラーを判断するか？
4. クラウドの設計
1. どのように通知を実現するか？
5. まとめ
34


# Page. 35

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/KJ4VWL15E1.jpg)

どのように通知を実現するか？
現場
IoT
デバイス
ハンター
ｼｽﾃﾑ管理者
endpoint
転送
通知判断
前回状態
Unified
Endpoint
SORACOM
Funk
AWS Lambda
Amazon DynamoDB
バッファ
バッファ
Amazon SQS
Amazon SQS
LINE通知
ｽﾌﾟﾚｯﾄﾞｼｰﾄ
AWS Lambda
AWS Lambda
◎教えて下さい
・2025/3/31に迫ったLINE
Notifyサービス終了問題
をどう解くか？
35


# Page. 36

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/LE13YLG2JG.jpg)

目次
1. 背景と目的
2. デバイスの設計
1. どのLTE-M対応通信モジュールを選ぶか？
2. どのマイコンを選ぶか？
3. どのように電池仕様を決めるか？
4. どのように通信モジュールの待機電流を抑えるか？
5. どのセンサーでわな作動を捉えるか？
3. ネットワークの設計
1. どのLTE-M対応IoT SIMを選ぶか？
2. どのように通信エラーを判断するか？
4. クラウドの設計
1. どのように通知を実現するか？
5. まとめ
36


# Page. 37

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/GEWPGVK2J2.jpg)

まとめ
• これまで、電池駆動型IoTデバイスには、電源制御モジュー
ル（Wio Extension – RTC）を用いてきた
• しかし、省電力マイコンと、DCDCコンバータを用いた通信
モジュールへの電源遮断で、電池駆動を実現できることがわ
かった
• XIAO ESP32C6 x SIM7080Gは、LTE-M通信対応の電池駆動型IoT
デバイスの選択肢の一つではないか
37


# Page. 38

![Page Image](https://bcdn.docswell.com/page/47ZKL4Z473.jpg)

参考
2024年1月に、週1本noteに投稿すると決め、「高知のIoT屋」と名前で、
IoT関連を中心にコツコツ書いています。
よろしければご覧ください。
https://note.com/susa_lab
38