ものづくりの活動の中で出会った人に配布するための名刺を制作しました。今回のものは表面に自身の絵画作品を印刷することで、より印象に残るよう工夫しています。

また、イラストと文字の部分に厚盛ニス加工を施すことにより、印刷部分に触れてみたくなるような、電子媒体にはない手触りの楽しさを体感できるようにしました。

名刺カード

• 用紙 : マットコート 220kg
• 印刷 : オフセット/厚盛ニス

マイコンで動作する、省電力な無線接続の環境センサを製作しました。
CO2濃度や空気中の塵埃の量を高精度に測定し、無線でLAN上のデータベースに送信します。
一般的な室内に設置しても馴染むよう、表示機能は裏側のステータスLEDのみとしました。

機器裏側にはダストセンサーと高精度のCO2センサを搭載

回路基板はPCB CADで1から設計。常に通電するため大電流等から守る保護回路も搭載。

無線の技適は底面に表示

環境センサの測定値は外部のMySQL等のデータベースへ送信
システム監視ツール「ZABBIX」と連携することで、ブラウザでの測定値確認やトリガー条件で
PIoTに接続された家電を操作したり、Alexaから警告メッセージを発信することが可能

ACアダプタは邪魔になりにくい超小型のものを利用

システム構成図

スペック

• メインチップ：ESP32-D0WD-V3
• メインクロック：40MHz
• Flash：4MB
• PSRAM：8MB
• 通信：
  • 無線LAN：IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n
  • Bluetooth 4.2、Bluetooth Low Energy（BLE）
• インタフェース：6pin ピンヘッダ （UART通信用）
• 電源入力：DC 6V
• 搭載センサ
  • CO2(400~10000ppm)
  • 粒子(PM1.0, 0~1.4mg/m³)
• 保護機能
  • 逆流防止回路
  • 大電流保護回路
• 本体サイズ(H x W x D)：98 x 62 x 32mm

家電やカー用品等に無線通信マイコンを組み込みたい場合に使える、小型のESP32ボードを製作しました。このボードはESP32-WROVER-Eを直接実装することができます。

プログラムを書き込む場合は以前製作したESP32-Writerが利用可能

また、表面にはステータス表示等で利用できるRGB LEDを実装

タカチの小型樹脂ケース「SW-65B」にきれいに収まるサイズ

スペック

• メインチップ：ESP32-D0WD-V3
• メインクロック：40MHz
• Flash：4MB
• PSRAM：8MB
• 通信：
  • 無線LAN：IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n
  • Bluetooth 4.2、Bluetooth Low Energy（BLE）
• インタフェース：
  • 6pin ピンヘッダ （プログラム書き込み用）
  • 14pin GPIO（I2C, SPI含む）
• 電源入力：DC 6~20V
• その他
  • RGB LED
• ボードサイズ(W x D)：39 x 59mm

WiFiでネットワークに接続可能な1ポートのスマート電源タップを製作しました。
システムやスマートフォンによる電源のOFF/ONのほか、電流値や電圧値、消費電力等の情報をローカルのデータベース等に送信することができます。

ケースは難燃性のプラスチックのものを採用

ZABBIX等で監視データを記録/確認すると、電気使用量を可視化することが可能

スペック

• メインチップ：ESP32-D0WD-V3
• メインクロック：40MHz
• 最大容量：700W
• Flash：4MB
• PSRAM：8MB
• 通信：
  • 無線LAN：IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n
  • Bluetooth 4.2、Bluetooth Low Energy（BLE）
• ケース：難燃ABS（UL94V-0）
• サイズ(H x W x D)：63 x 85.5 x 175mm
• その他：
  • ヒューズ：125V8A
  • 雷サージ回路

ESP32単体に直接つなぐだけで自動書き込みが可能になる小型の書き込み機を製作しました。
メジャーな無線搭載マイコンであるESP32をモジュール単体で制作物に実装する場合、市販のシリアルケーブルで接続してもそのまま書き込むことができませんが、こちらを使用するとUSB-Cケーブルでパソコンに接続するだけで自動書き込みができます。

PCB CADで1から回路設計し基板から製作

この書き込み機の製作により、今後ESP32を搭載した制作物では書き込み用回路を省略可能

スペック

• インタフェース（PC側）：USB Type C
• インタフェース（ESP32側）：6pin ピンヘッダ
• サイズ(H x W x D)：5 x 47 x 20mm (ボード：40 x 20 x 1.6mm)
• その他：
  • 通電確認用LED
  • 回路保護ヒューズ

スマートホーム化のための、各家電のハブおよびセンサーの親機となる端末をリニューアルしました。
室内環境の測定や記録のほか、赤外線や無線通信による家電の操作が可能です。
今までのPIoTではセンサ類を市販のモジュールキットで組み込んでいましたが、本バージョンでは基板上に直接実装しています。
また、新たにコイン電池で数年間動作するMONO Wirelessの温湿度センサーからの情報収集機能を実装することによりファンレスを実現しています。

筐体塗装はアルコール除菌可能な樹脂染色

無線の感度をあげるため、外付けのダイポールアンテナを採用

Raspberry Pi本体のUARTポートが足りなかったため、RaspberryPi上のmicro USBポートからシリアル変換IC「FT232RL」を介して基板上の無線モジュールと接続

実装センサや、無線センサの測定値は外部のMySQL等のデータベースにも送信されます
システム監視ツール「ZABBIX」と連携することで、ブラウザでの測定値確認やトリガー条件で
PIoTに接続された家電を操作することができます

ハードウェアデザイン

システムデザイン

スペック

• CPU：Broadcom BCM2835、single core ARM1176JZF-S（ARMv6）SoC
• CPUクロック：1GHz
• メインメモリ：512MB
• 通信：
  • 無線LAN：IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n
  • Bluetooth 4.1、Bluetooth Low Energy（BLE）
  • IEEE802.15.4
• インタフェース
  • 9pin MiniDIN
    • VCC3.3V, 5V
    • I2C
    • SPI
  • 赤外線信号送信機
  • 6pin UARTポート
  • TWELITE用 7pin UARTポート
• 電源：5V
• 搭載センサ
  • 温度
  • 湿度
  • 気圧
  • 赤外線
  • 振動
  • 照度
  • 輝度
• 本体サイズ（アンテナ除く）：W80 x D82 x H56 mm
• 本体サイズ（アンテナ含む）：W113 x D82 x H91 mm

スマートホーム化のための、各家電のハブおよびセンサーの親機となる端末をリニューアルしました。
室内環境の測定や記録のほか、赤外線や無線通信による家電の操作が可能です。
v2の機能のほか、センサー等のI2Cデバイスを外付け可能にすることによりデバイス自体に拡張性を持たせました。

実装スイッチで通信方式と送電電圧が設定可能

センサ等の外付けデバイスは3.5mm 4極オーディオケーブルで接続

人感センサや温湿度センサ等の外部デバイスも併せて製作

外部デバイス用に、専用のユニバーサル基板を製作

基板はタカチの小型樹脂ケース「SW-65B」にちょうど収まるサイズ

外部デバイス搭載センサとRaspberryPiの信号レベルが異なる場合のため、レベル変換モジュール「FXMA108」を簡単に取り付けできるようデザイン

システムデザイン

スペック

• CPU：Broadcom BCM2835、single core ARM1176JZF-S（ARMv6）SoC
• CPUクロック：1GHz
• メインメモリ：512MB
• 通信：
  • 無線LAN：IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n
  • Bluetooth 4.1、Bluetooth Low Energy（BLE）
• インタフェース：
  • 3.5mm 4極コネクタ (I2C / UART) x1
  • 3.5mm 4極コネクタ (I2C / GPIO) x2
  • TWELITE用 7pin UARTポート
• 電源：DC5V
• 搭載センサ：
  • 気圧
  • 赤外線
  • 振動
  • 照度
• PIoT本体サイズ（W x D x H）：72 x 50 x 38.2 mm
• 外部デバイス用ボードサイズ（W x D）：39 x 59 mm

家電やカー用品にちょっとマイコンを組み込みたい場合に使える、小型のArduino互換ボードを製作しました。

5~35Vの電源で動作します。

タカチの樹脂ケース「SW-65B」にちょうど収まるサイズ

スペック

• メインチップ：ATMEGA328P-PU
• コアプロセッサ：ARM / 8bit
• メインクロック：16MHz
• プログラムメモリサイズ：32KB (16K x 16)
• EEPROM：1K x 8
• RAM：2K x 8
• 接続性：
  • I2C、SPI、UART/USART
• インタフェース：
  • 6pin ピンヘッダ （プログラム書き込み用）
• 電源入力：DC 5~35V
• ボードサイズ(W x D)：39 x 59mm
• その他
  • リセット用スイッチ

PIoT デバイスを円滑に操作するため、Androidアプリを開発しました。
アプリ上でPIoTセンサ値の履歴確認や、接続された家電の操作が可能です。
また、一括電源オフなどの操作にも対応しています。家族で利用するアプリのため、親しみやすくなるようアイコンは妻の描いたイラストで作成しました。

System Design

動作要件

• OS　　：Android OS 5.0以降
• その他 ：端末の空き容量20MB以上

スマートホーム化のための、各家電のハブおよびセンサーの親機となる端末をリニューアルしました。
室内環境の測定や記録のほか、赤外線や無線通信による家電の操作が可能です。

初代ではオンボードの温湿度センサがRaspberryPiの熱を拾う課題があったため、ファンを搭載したケースを自作し熱課題を軽減

また今回の制作からプリント基板の自作に挑戦し、PCB CADを使用して回路基板を設計しました。

システムデザイン

スペック

• CPU：Broadcom BCM2835、single core ARM1176JZF-S（ARMv6）SoC
• CPUクロック：1GHz
• メインメモリ：512MB
• 通信：
  • 無線LAN：IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n
  • Bluetooth 4.1、Bluetooth Low Energy（BLE）
• インタフェース：
  • 4pin EHコネクタ (I2C)
  • 4pin ピンソケット (I2C) ※湿度センサで使用
  • 3pin ピンソケット(赤外線信号受信機取付用）
• 電源入力：DC5V
• 電源出力：
  • DC5V x2 （ファン用）
  • DC3.3V x1　（外部デバイス用）
• 搭載センサ：
  • 温度
  • 湿度
  • 気圧
  • 赤外線（外付け）
  • 明るさ
• 本体サイズ（W x D x H）：120 x 80 x 60mm