ESP32

高齢の親曰く「洗濯機の運転終了メロディー音が小さくて聞き取れない、洗濯が終わったことに気が付かず、いつの間にか洗濯していたこと自体を忘れてしまう」という。それはボケてるんじゃないか?という話もあるが、とりあえずそうではない、という前提で以下の話を進めることにする。一般的に全自動洗濯機の場合は洗濯物を投入して洗剤やら何やらを投入しスタートすると、洗濯、濯ぎ、脱水を適切に行ってピロピロいって終わる、その最後のピロピロ音が聞き取れないということなのだ。 高齢ゆえに耳が遠い(可聴周波数が狭くなって高域が聞こえない) そもそも運転終了メロディー音の音量が小さい 洗濯機を置く場所がリビングから遠く、ドアなどを閉めていると聞こえにくい 理由としては様々なことが考えられるが、高齢者は一般的に高い周波数が聞こえにくくなるのは事実としてある。昔の洗濯機のブザー音は「ビーーーーーーー」となんとも味気ないうるさい音がしていたわけだが、まぁあれだとわかるのかも。今そんな洗濯機は売られていないだろう(二層式は今でもそうなのだろうか)。 ということで洗濯の完了をわからせるために運転終了メロディー音を爆音で鳴らしたいわけなのである。完了通知とかスマート家電化はいろいろなアプローチがあって簡単なのはSwitchBot プラグミニを使用して消費電力をモニターし、洗濯が完了すれば消費電力量が低くなることをトリガーとして洗濯の完了を検知して通知する、みたいなことだ。実際自分の洗濯機で試してみると、複数回通知されてしまった。 この原因は何かというと、洗濯→濯ぎ→脱水という各工程に移るその時に消費電力量がゼロに近いインターバルがあるらしくそれを拾ってしまうのであった。何W以下と何分待機という条件をそれぞれうまいこと調整すればうまくいくかもしれない、洗濯が終了して濯ぎに移る、或いは濯ぎが終了して排水を行い、脱水に移るまでの間隔が3-4分程度あるようで、その間の消費電力がほぼゼロなのだろう。 それをうまいこと調整したとして、高齢者にはスマホで通知など意味がなくとにかく洗濯機の運転終了メロディー音を爆音で鳴らしたいわけなので、例えばそのトリガーで別のSwitchBot プラグミニに接続した何か音が鳴るものをONにする、みたいなことを一旦考えたのだが、SwitchBot プラグミニが2個必要で且つAC電源接続と同時に何か音が鳴るもの、が必要である。突き詰めて考えていくと結構煩わしい。他に何があるか。洗濯機側を一切改造しない(※)という制約条件で考えると、 カメラを使って洗濯機の電源のONとか残り時間とかの表示を監視・判断させる 運転終了メロディー音を検知して判断させる 消費電流を検知して判断させる 一番いいのは3つ目である。カメラも不要だしマイクも不要だ。但しAC電流を測定するセンサーが必要である。我が家の洗濯機日立ビートウォッシュ8kgの消費電力はスペック的には255Wであったので、一般的には200-400W程度と考えられる(乾燥機能がないモデルの場合)。乾燥機付きのドラム式の12kgクラスになると1240Wとドライヤー並みになるが、つまりおよそ200W以上を検知できれば良いということになる。 (※)洗濯機側を一切改造しないというのは、だって実家の洗濯機のメーカーが三菱だったかシャープだったかイマイチ思い出せないし、型番に至っては不明だし、詳細スペックが不明なのである。実家において何を使っているわからないのに自分の洗濯機でデバッグしてみる必要があるので、それがそのままうまくいくとは限らないし、そりに合わせたハードウェア的なカスタマイズをしてしまっても意味がないので出来る限りソフトウェアで吸収するべきなのだ。実際のところどうなのか、消費電流を測ってみることにした。 こんな感じで途中にクランプ式の電流計を入れ、この状態で電流を測りながら洗濯してみると、3A前後で変動することがわかった。まぁ、中華製のテスターなので値そのものはあまり信用していない。 洗濯、濯ぎ、脱水中は3A前後を示す。但しやはり、途中途中はゼロに近くなる。それがこれ。 0.09Aを示しているがこれは洗濯から濯ぎに移る給水中、または濯ぎから脱水に移る排水中などの消費電流値である。単純にこの値を正しいと仮定すると0.09A x 100V=9Wは消費しているのだが、3A(300W)から見るとOFFに見えてしまうのだろう。 さて、この測定を何にやらせるかであるが、Wi-FiやBluetoothに対応はしているものの技適がないので使えないESP32C3 SuperMiniがやはり最適か。センサーはSCT013-005 5A 1Vの非侵襲的スプリットコア変流器センサーを使用。これでAC100Vの片側線にクランプして電流を測定してESP32C3 SuperMiniに判定させる。 何か音が鳴るもの、は何が良いか。余っているPC用のスピーカー、ここではELECOMのマルチメディアスピーカ - MS-87SVの片割れを使うこととした(スピーカーと筐体だけ使えればいいので何でもいい)。PAM8403のアンプ基板モジュールを使い、片chだけ使用。電源は余っていたDC5VのACアダプターを使う。 スピーカーに穴あけ加工をしてセンサーのためのジャックと、プッシュスイッチ、ボリュームを取り付ける。あとは中にESP32C3 SuperMiniとPAM8403のアンプ基板モジュール、分圧抵抗などを仕込んで改造する。中身で使ったのはスピーカーだけ。 回路的にはこんな感じになった 画像は実験中で電解コンデンサがあるが、実際は積層セラミックコンデンサに落ち着いた。 これでソフトを焼く pitches.hはネットに転がっているやつ デバッグは難航したが、何とか形になってシリアルポートからはこのようなログを得た(中略)。補正値(ここでは0.7)をテスターの値を見ながら何度か調整。 Calibration start… === Calibration Report === Samples: 2000 Average midpoint: 2258.363 StdDev: 22.016 Min: 2124 Max: 2379 ========================== rawAvg=2258 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF rawAvg=2254 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF rawAvg=2254 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF rawAvg=2249 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF rawAvg=2250 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF rawAvg=2127 I_rms(A)=3.191 currentNow=OFF rawAvg=2386 I_rms(A)=3.175 currentNow=OFF rawAvg=2160 I_rms(A)=3.167 currentNow=ON rawAvg=2313 I_rms(A)=3.196 currentNow=ON rawAvg=2199 I_rms(A)=3.174 currentNow=ON rawAvg=2251 I_rms(A)=0.000 currentNow=ON rawAvg=2253 I_rms(A)=0.000 currentNow=ON rawAvg=2253 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF Detected OFF, timer started rawAvg=2252 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF rawAvg=2251 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF rawAvg=2259 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF rawAvg=2256 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF rawAvg=2257 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF rawAvg=2254 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF rawAvg=2255 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF rawAvg=2256 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF rawAvg=2255 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF rawAvg=2256 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF Buzzer START (auto after stop) Buzzer FINISHED rawAvg=2251 I_rms(A)=0.000 currentNow=OFF 13行目に洗濯が始まるのだが、3回連続判定としているのは確実性を上げるため。20秒インターバルで電流を測定し、3回連続でONならONとし、OFFならOFFとする。ON→OFFを検知したのち、210秒後にBuzzer STARTする。また、任意のタイミングでPUSH SWを押しても音は鳴るし、鳴っている最中に押すと停まるようにしてある。それで音量を調整すればよい。実機で4回連続判定に改め、待機時間は4分にした。 ...

老両親が住んでいる我が実家にはナショナルこと現パナソニックのサインペット・EB15(チャイム)が建築時より取り付けられており、おそらくは50年は経過している。これは乾電池/トランス式であり、スイッチを押すとピン、離すとポーンと鳴る。原理としては電磁石を使ったもので、コイルに直列に単二乾電池を4本または8V程度を接続してそれをスイッチにてONすると電磁石となり、中にある鉄芯がハンマーとなって動いて鉄琴の如く鉄板を打撃して音を鳴らし、OFFするとばねの力で戻りまた音の異なる鉄板をハンマーが打撃して音を鳴らす、結果としてピンポーンと鳴るという真に古典的なものである。さすがはパナソニック、商品としては現行商品(ニューサインポン・EB177W、こちらは乾電池専用で単三4本となっている)がある。 元々は呼び鈴として取り付けられていたのではあるが、ドアオープン専用のアラームにして利用していた。というのも、呼び鈴用の配線を流用してテレビドアホン化してしまったのだ。かつて昭和の時代は玄関は特に施錠せず、ピンポンが鳴れば「はーい」と応じ、客人が玄関を開けて入ってくる、それで良かったのだが、何かと物騒になった現在では施錠しておくのは当たり前。ともなると呼び鈴ではダメでモニター越しに誰が来たのか、知っている人なのか、宅配なのか、郵便なのか、或いは知らない人なのかなど、ある程度の検討をつける必要があり、知らない人ならばインターホン越しに会話をして要件を聞き出し「お呼びでない」ならばそのまま帰っていただく、そういう世の中になったのである。 従って、呼び鈴スイッチが取り付けられていた玄関にはカメラ玄関子機VL-V522Lを取り付け、その配線を延長してリビングまで引き込んだ先にテレビドアホンVL-MV39を取り付けた。システム的にテレビドアホンとサインペットは共存が難しいのでドアにマイクロスイッチをつけ、ドアをの開閉をスイッチに連動させてピンポンと鳴るようにしたのである。当初はテレビドアホンのA接点を使えばいいかと思ったが、そのままスイッチに代替してもそれはピンだけ鳴って終わり、モニターオフでポーンと鳴る。その間電磁石のコイルには電流が30秒ほど流れっ放しとなり、電池寿命にも良くない。従ってこれはこれ、それはそれで活かすようにしたのだ。万一施錠を忘れていてもドアが開くとピンポンと鳴るため防犯上は良い。別々のシステムにはなったのだがそれで用は足りていた。しかし最近、後期高齢者ともなると耳が遠いのか、テレビドアホンの呼び出し音では聞こえないことがあるらしいのだ。 確かに廊下に設置したサインペットは良く響き渡る。一方、テレビドアホンはリビングにあるので、リビングにいないといまいちわかりにくい。従来のようにピンポーンと響き渡る金属音は欲しいところである。ということは、A接点を利用してそれを元にリレー駆動して全く別の機構でサインペットを鳴らす方法を考えなくてはならない。そして、せっかく機能しているドアオープンアラームも活かすべきである。その回路を稼働するからには電池駆動ではなく、両方ともAC電源にしてしまうことも考えた方が良い。EB15にはトランス配線ができるように端子があるので、ここに手持ちのACアダプターで9Vを印加し、リレー駆動回路はESP32ボードを使って組むこととし、7805を介して5Vをもらうことにした。これで電池も使わなくてよくなるので一石二鳥である。 回路図（PDF） ATQ209は5Vリレーなので7805の出力から電気を得て、トランジスタでドライブする。プルアップは3.3Vで。間違えるとESP32が死んでしまう。基板にはまだ余裕があるので何かを追加できる。リレーは万一の場合交換が容易なようにICソケットを使用。 A接点とドアオープンスイッチをそれぞれのポートで監視し、短絡(ON)になった瞬間にリレーを動作させる。それぞれテレビドアホンのA接点がONの時は2回ピンポーンピンポーンと鳴り、玄関ドアオープンの時は1回だけピーンポーンと鳴るように鳴らし方を変えよう。Wi-FiやBluetoothに対応はしているものの技適がないので使えないESP32C3 SuperMiniの使い道にやや困っていたが、それらは使わないのでOK、こういう用途には最適だろう。もちろん、普通のESP32 DevKITでも構わないのでその場合のスケッチと共存させてある。ついでにSlackへの通知機構はそのまま生かせば使えるようにしてある。 ソースコードはこちら 敬老の日の工作ということで。 で、よく考えてみるとネット通知不要なら3.3VロジックのESP32系を使うよりDigispark(ATTINY85)を使う方が部品点数が少なくて済む。7805も不要だし、トランジスタも不要。意外にATTINY85の出番があるように思う。そのうち暇があったら作る。

インターホンやテレビドアホン、かつてはいろいろなメーカーが出していた。今はおそらくパナソニックとアイホン(iPhoneの商標はアイホン株式会社のライセンスにもとづき使用されています、のアイホン)の2社がシェアのほとんどではなかろうか。 我が家のそれはパナソニック製だが当然ネットには非対応。本体に録画機能があって留守中に誰かが来たことはわかるが、それは帰宅して本体を見るまではわからない。そう、固定電話の留守番電話みたいなもので「新着あり」表示が点灯しているのを見て初めて「ああ、誰か来たんだな」ということがわかる程度。 今ならネットに対応し、リアルタイムで外部からスマホで応答するようなものもあるかもしれないが、あってもきっと高い。まぁ壊れるまで買い替えるようなものでもないし、そういうのは決まって専用アプリが必要とか、子機だけ異様に高いとか、どこかがクソ仕様なのは昔から決まっている。 ので・・・ひとまず本体VL-MV39の裏を見ると、この機種には「A接点出力」があるではないか。 取説によれば、A接点に接続可能な機器として挙げられているのは「光るチャイム、メロディサイン、警報ランプ付ブザー、回転灯」など。つまり「玄関の呼出ボタンを押すと連動してこれらがONとなる端子」と理解できる。つまりこの端子を拝借して、ここがONしたらネットに通知するようにすれば「ネット対応」にできるわけだ(一方通行だけどないよりマシ)。 自宅のWi-Fiを経由してネットに飛ばし、自分のスマホ宛に通知する仕掛けが出来れば「何かカッコイイ」し、何よりリアルタイムにどこにいても来客があったことは確認できる、というよりは(もちろん、防犯的にはそれでも良いと思う)、誰かが来たことがあらかじめわかっていれば帰宅してから本体の録画をチェックすればいいのであって、そのチェック忘れの防止にもなるわけだ。今回の目的はどちらかと言えばそっち。 そう、いつの間にか「新着あり」表示が点灯していて録画を見ると何件も溜まっていたなんてことは常である。とはいえ、郵便屋さんと宅配の人がほとんどで、再配達の伝票があればそこで突き合わせてOKなんだけど。それ以外ってセールスとか宗教とか得体の知れないやつだけど、たまに近所の人とかが来てることがあって「あれ、何だろう?」と気になったりはするしね。 というわけで、ここにESP32を使用する。通知はLINE Notifyが簡単で良い、当初はそれを使っていたがLINE Notifyはサービス終了になったのでSlackに変更した。こんな具合にA接点出力とGPIOをつないでプログラムをごにょごにょと書く。 プログラムはこちら USBから書き込んで、動作確認したら完了。なお、インターホン本体にAC100Vが直接接続されているモノは電気工事士でないと電源は外すことが出来ない(私は電気工事士免状を持っているので無問題)。玄関子機への配線や、コンセントタイプの電源であればもちろん無資格で外すことは可能。一旦外してボックスを追加してESP32を収納し、内部から電源を取って動作するように加工した。信頼できる超小型の5V電源ってiPhone純正の充電器くらいしか思い浮かばないんだけど、インターホン本体内部から5V取れたらそうしようかな。壁付けから宙に浮いて見えるようになって、むしろカッコイイ(とは言わない配線や基板が剥き出しのものがごちゃごちゃするのは美しくないのでそれよりはマシ)。 これが こうなったわけだが、 そんなに違和感ない。