自作IoTスイッチを作ってみた・省電力化が課題

玄関鍵・監視カメラ・フロアライトのスイッチ・ドア開け締めのセンサーなど、自宅IoT化はほとんどできて、あとは壁についている物理スイッチのみが手動でないと操作できない状況で、壁スイッチを操作する市販のガジェットがあるにはあるのですが電気工事士の資格が必要だったり両面テープで付けるだけの簡易的なものだったりするので、自作IoTスイッチ作りに挑戦中。

調べたところ電気工事士の資格も必要なく、簡単な工作とプログラミングで壁スイッチをIoT化できるハックをたくさんの方がやっているのを見たので真似してみました。

しかも技適を取得済みのマイコンボードもあるので、日本でも安心して作ることができます。

そして最終的には温度・湿度・Co2・ダストなどの各種センサーを付けて、湿度があがったら換気扇を付けたり、照明の消し忘れを自動で消したりできるようにしたい!

埋め込みスイッチにかぶせるようにしてIoTスイッチを増設

既存の埋め込みスイッチに↓かぶせるようにしてスイッチボックスを付けてその中にマイコンボードやセンサーを入れてスマホやGoogle Homeなどで遠隔操作できるようにしてみます。

これだったら賃貸マンションでも気軽に取り付け取り外しできるのが良いところ。

ESP8266 プロトタイプ2

このケースはこちら↓の未来工業のスイッチボックスを使っています。これを改造して作るのも限界があるので、やはりゆくゆくは3Dプリンターでオリジナルなボックスを作って出力するしかなさそう。

自作IoTスイッチできた!

一応形になったものはこちら↓真ん中のスイッチはブレッドボードで仮に付けただけです。小さいディスプレイは温度・湿度・時刻を表示させてみた。

タクトスイッチでオン・オフ、Google Home Mini、Amazon Echo Dot、Webブラウザから操作できるようになりました。

作っている作業風景をちらっと紹介します。

Google Home miniホルダーとスイッチボックスを合体

Google Home miniはホルダーを改造してスイッチボックスの下に取り付けてみました。

Google Home mini

IFTTT(イフト)でレシピを作ってGoogle Home Miniから操作できるようにしました。

  • OK Google リビング オン
  • OK Google リビング オフ

Google Homeの場合は『リビングの照明をつけました。』を言い終わる時に照明が点くのでちょっと違和感あり。

Amazon Echo Dot

こちらも同様にIFTTTでレシピを作って動作させています。アレクサの場合は最後に「~をトリガー」という言葉を追加しないとうまく動かないのがメンドウ。(短くできると思います。)

  • アレクサ リビングオンをトリガー
  • アレクサ リビングオフをトリガー

IFTTTのレシピなどは後日、別記事で書いていきます。

バッテリーで動かしてみた

上のスイッチボックスとちょっと違いますが、バッテリー駆動のIoTスイッチ↓このような仕組みになっています。こちらはスマホからWebブラウザで操作している様子、サーボモーターを使ってスイッチをオンオフしています。

このバッテリーが問題で、この650~700mAhのリチウムイオンバッテリーCR123(16340)だと半日くらいしか持たないのです・・・WifiではなくLTEから操作しても即座に反応してレスポンスは良いけど半日しかバッテリーが持たないと実用的ではないのが辛い。逆に使用してないときにスリープしたり、BLE(Bluetooth Low Energy)を使って電力を節約するとレスポンスが悪くなるので実用的ではない。

バッテリー問題どうしたら良いのか悩んでいます。壁スイッチ全部にUSBケーブルを這わせば問題解決しますが、スマートなやり方ではないですよね。なんとかWifi+バッテリーでレスポンス良くバッテリーも長持ちするような方法がありましたら教えてください!

マイクロボットやSwitch Botもあるけど・・・

市販のIoTスイッチはNaran マイクロボットプッシュやSwitch Botがあるにはあるのですが、シールで貼り付けるタイプしか売ってないのでいつか取れてしまいそう。

それと、BLE(Bluetooth Low Energy)で通信するので10M以内からでないと操作できず、Wifiにつなげるドングルを介して遠隔操作できますが、反応が遅そう。

Switch Botは買ってみましたので近々レビューしてみます。

玄関の鍵を遠隔操作で施錠・解錠することができるセサミは使っていますが、Wifiを介してBLE通信でセサミにアクセスするのには10~20秒くらいかかるので、部屋のスイッチをBLE+Wifiで通信するのは現実的ではなく、トイレなどの照明スイッチの場合はヤバイ時は漏れる・・・可能性があって実用性がないと思うんです。

福岡の田舎の狭い2LDKの賃貸マンションに住んでいて、監視カメラや電源・照明などを【お遊びで】Iot化していましたが、よく使う玄関ドアをIot化してなかったのでセサミ スマートロックを導入してみました。 導入のきっかけとしては、鍵を持たずに運動しに裏山に、その後家族が出かけてしまい玄関前で30分ほど外で待たされた経験があるので、今後鍵を持ち歩くことの無い生活がしたくて買ってみました。

ただ、製品化されるのは全てWifiではなく、BLEを使用していて消費電力が少ないのでバッテリーも小さく1年間持ったりするのが良いところ。

Wifiを使うとスイッチまでの反応がすごく良く実用的だけど、どうしても消費電力が多めなので電池持ちが悪い、やはりUSBでケーブルを引っ張ってくるしかないのでしょうか?

第二種電気工事士の資格もっていれば壁スイッチ変更可能

電気工事士の資格をもっていれば自由に以下↓のような壁スイッチに取り替えることが可能ですが、自分は資格を持っていないのでいじることはできない。

そして、壁スイッチ(埋め込みスイッチ)にはスイッチをオンにした状態でしか電源が来ないのでどちらにせよ別途電源が必要になってくる、電気工事士の免許を持っていてもスマート壁スイッチ用に別途どこかのコンセントなどから電源を引っ張ってくるしかなさそう。

マイコンボード ESP8266とESP32

今回Wifiで命令を受け取る頭脳の役目をするマイコンボードは、その界隈ですごく流行っているESP8266やESP32というマイコンボード。

こちらはAuduinoクローン的なボードでWifiも送受信できるのに数百円で買える激安なマイコンボード。コレを使えば少額で壁スイッチをIoT化できるんです。

こんな感じで↓いろんなパーツを買いまくってなんとかセンサーや電子回路がスイッチボックスの中に収まらないか、素人ながら考えています。

ESP8266 プロトタイプ

Wifi通信ができるESP8266やESP32 技適付きの製品もある

ESP8266

Banggoodで売っているESP8266、技適が無いので本番環境には使えません。

ESP8266

ESP8266(技適なし)

ESP32

また、ESP8266の高機能版とも言えるESP32も出ています。こちらはWifiの他にBluetooth(BLE)も使えて速くなっているようですが、ESP8266のほうが普及しているのでたくさんの参考例があるのが良いところ。

ESP32

ESP32(技適あり)

ESP8266もESP32もWifiを飛ばすので技適が無いと日本では使えませんが、技適取得済のボードもあるので安心して使えます。

3Dプリンターでスイッチボックス作ります

最近はスマホよりも電子回路や3Dプリンタにハマっているので、Beヨンドも工作関連ネタを増やそうかと思っています。

モノづくり大国ニッポンを復活させようと思い(ウソ・・・)3Dプリンタを導入して思い通りのものを作りたいのですが、なにせなんの知識も無い状態で、これから3D図面の作り方の勉強をしていかないといけないみたい。精進します♪

次回、今まで制作した自作IoTスイッチの作り方やプログラムの内容などを公開していきます。といっても誰かの情報を丸パクリしたプログラム(スケッチやJS)をちょこっと改造したのみです・・・

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