Arduino＋照度センサ＋TWELITEで会社のお昼消灯アラームを作る

Last updated at 2017-12-22Posted at 2017-12-22

モチベーション

会社でISO14000の活動として，お昼休みにオフィスの電灯を消灯しています（節電らしい・・・．）

いままでは，お昼休みになったら電気を消して，お昼休みが終わったら電気を付けて，というのを庶務の方がやってました．
でも特定の人が担当していると何気に負荷が高そうで，お昼休み中も「早く戻らなきゃ」とプレッシャーがあるとのことだったので，消灯・点灯がされていなかったらアラームが鳴るようなマシンをArduinoで作ってみました（それに気づいた人が消す・点ける．）

本当は電灯のスイッチ自体（こういうやつ）を自動でON/OFFしてくれるマシンが作れると良かったんですが，工事が必要なレベルだったのでアラームマシンにしました．

構成

全体

アラームが鳴るマシンの位置は電灯スイッチの近くがよいのですが，その場所で電灯のON/OFFが検知できるか微妙だったので，照度を測るセンサを遠隔（電灯の真下）に置いて，TWELITEで無線通信するようにしています．

照度センサ

照度センサとTWELITEだけの簡単な構成です
TWELITEは子機に設定してあり，接続しているA4ポートへのCdsの抵抗に応じたアナログ入力値が，親機（アラームマシン）のPWM4ポートに出力されます
TWELITEの間欠動作はMode4（1秒間隔）にしました

アラームマシン

配線が下手くそですが・・・，基板外に出ている配線はジャンパワイヤしています
TWELITEから出力されたPWM4をArduinoのA0に入力しています
お昼の消灯・点灯時刻が重要なので，時刻はRTCから取るようにしていて，時刻設定やモード変更などのためのボタンをS1, S2, S3で実装しています
照度は現地の環境によってしきい値を変えたかったため，ボリューム抵抗（R6）で設定できるようにしました
アラームを止めるためにLED付モメンタリスイッチ(S4, LED1．実際は1つのパーツ)を実装しています
アラームはメロディIC（IC4）と圧電スピーカ（J1）で鳴らしています（メロディは「かっこうワルツ」！）
時刻の表示や設定用に液晶ディスプレイ（IC3）を実装しています

パーツリスト

照度センサ

No	配線番号	品名	値・型名など	価格	入手先	注文番号
1	BAT1	単３電池ボックス	BH-311P-1	30	秋月	P-00308
2	IC1	3.3V昇圧DCDCコンバータ		500	秋月	M-08937
3	IC2	TWELITE	TWE-Lite-Dip-WA	1,620	秋月	K-06759
4	R1	Cdsセル		30
5	R2	抵抗	470Ω	5
6	R3	抵抗	10kΩ	5
7	R4	抵抗	10kΩ	30
8	S1	トグルスイッチ		20
9		ユニバーサル基板Cタイプ		60
10		スペーサー x4		120
11		ナット x4		12
12		ピンソケット1x14 x2		100
		合計		2,532

アラームマシン

No	配線番号	品名	値・型名など	価格	入手先	注文番号
1	Part1	Arduino Uno	Arduino Uno Rev3	2,940	秋月	M-07385
2	IC1	TWELITE	TWE-Lite-Dip-WA	1,620	秋月	K-06759
3	IC2	RTC	DS3231+AT24C32	70	Aamzon	3rcccL9A
4	IC3	LCDディスプレイ	AE-AQM0802	700	秋月	M-09109
5	IC4	メロディIC	UTC UM66T32LK	30	秋月	I-07055
6	J1	圧電スピーカ	PKM13EPYH4000-A0	30	秋月	P-04118
7	LED1+R4	LED付モメンタリスイッチ	ST12-303FCG	150	秋月	P-02009
8	R1	抵抗	10kΩ	5
9	R2	抵抗	10kΩ	5
10	R3	抵抗	10kΩ	5
11	R4	抵抗	10kΩ	5
12	R5	抵抗	100Ω	5
13	R6	ボリューム抵抗	10kΩ	40
14	S1	モメンタリスイッチ		10
15	S2	モメンタリスイッチ		10
16	S3	モメンタリスイッチ		10
17		ピンソケット1x14 x2		100
18		ピンソケット1x4		20
19		ピンソケット1x5		25
20		ピンソケット1x8（長足） x3		150
21		ピンソケット1x6（長足）		40
22		Arduinoシールド用ユニバーサル基板	AE-ARDUINO_UNI-G	200	秋月	P-06877
		合計		6,170

RTCはCR2032電池を使いたかったため，こちらを参考に抵抗を外しています

アラームマシンのプログラム

回路図のFritzingファイルと共ににこちらにコミットしています．

アプリケーションモード

次の４つのモードを持ち，モードボタン（modeBtnPin）で変更できるようにしています
- normal: 稼働モード
- timeset: 時刻修正コード
- calibration: ボリューム抵抗の値を表示するモード
- test: 時刻に関係なくしきい値を超えていたらアラームを鳴らすモード

使っているライブラリ

JChristensen/DS3232RTC
- RTCモジュールの制御
- RTCの現在時刻の取得や設定がとっても簡単に実現できたので助かりました😆
tomozh/arduino_ST7032
- LCDディスプレイの制御
Time Library
- time_tから時分秒エレメントへの展開やその逆変換
MajicDesigns/MD_KeySwitch
- モメンタリスイッチのクリックやダブルクリックやロングクリックの検出
- 自前でコードを書くと結構面倒なので，とても助かりました😆

やってみて

RTCの時間の正確さ

今回はじめてRTC使ってみましたが，１ヶ月で数秒のズレ程度でした
初めはArduinoのクロックだけで時刻をカウントするようなライブラリも使ってみましたが，それだと１日で１０秒以上ずれました
今回のように時刻が重要な用途にはRTCが必須ですね

引っかかったこととか学んだこと

TWE-LITEのアナログ入力の電圧範囲は0.1Vから1.5V（こちらのinara1さんの投稿＠2014/06/29 (Sun) 17:45:51より）
- はじめ0〜3.3Vだと思いこんでいた
Arduinoシールド用ユニバーサル基板はArduinoとの接続用ホールとそのすぐ隣のホールがつながっている！！（脚長ピンソケットに直接つながなくて良いようになっている）ので，間違って他の配線が触れないよう注意が必要（AREFなどがタッチしててアナログ入力が常に1024になり続け相当ハマった・・・）
Arduinoシールド用の脚長ピンソケットは結構長いものにしないとシールドの配線がArduinoのUSBソケットに触れてしまう
;が必須な言語を久しぶりに書いたけど辛い・・・
fritzingのPCGビューでユニバーサル基板実装の回路をデザインしたけど，とても良かった
- 今まで間違ってブレッドボードビューでやってた
電池が結構もつと思っていたら１ヶ月くらいで切れてしまう．TWE-LITEの間欠処理の時間間隔とか電源の組み方とかうまくできていないところがありそう．

効果

当初１人で消灯・点灯操作をしていた人のプレッシャーは解消されたとのことでした
よかった😆

参考ページ

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