2014年10月29日水曜日

戸締まりチェッカー ソーラーセル版子機の充電状態をモニターしてみた

 自家製戸締まりチェッカーのセンサー子機は、リチウム電池版とソーラーセル版の2種類を作りました。リチウム電池の方は興味深い動作は別にありませんが、太陽電池を使うのは初めてなので、どのくらい使い物になるか興味津々でした。

 センサー子機は、I/O状態を定期的に親機へ送信します。この情報には、電源電圧とTWE-EH Solarに接続した電気二重層キャパシタの電圧が含まれています。 これをデコードして、Raspberry Piのモニター用に使っていたmrtgでグラフ化してみました。

  過去1週間のグラフは、このようになりました。運用開始から1週間しか経っておらず、この間にも何度かメンテナンスをしているため、切れ間の多いグラフになってしまいました。
 青色がVcc、緑色がVC2(電気二重層キャパシタ)の電圧です。電気二重層キャパシタは、秋月で買った耐圧5Vの容量1Fです。
週間電圧グラフ
先週の水曜日から計測を開始しましたが、VC2の電圧はほとんど上昇せず、日没の度にシャットダウンしていました。この時の起床間隔は30秒でした。このペースでは、充電と消費が拮抗していたようです。昼間に充電されなくては困るので、金曜日に起床間隔を1分に延長したところ、生き返ったように充電されるようになりました。

 グラフのところどころで、緑色で示した電気二重層キャパシタの電圧が急落している箇所があります。この子機はFRISKのケースに収納していますが、 絶縁がいい加減だったために、ケース内で電極が接触して短絡する事故が発生していたようです。
  月曜の朝にケースを開けたときにもキャパシタを短絡させてしまったらしく、1V未満からのスタートになりました。この日は晴天でしたが、一日かけても2V程度までしか充電することができず、日没直後にTWE-Liteが落ちてしまいました。
 こうも短絡事故が頻発していては困るので、amazonで買ったカプトンテープでTWE-Lite SMDと電気二重層キャパシタを包む対策を火曜日の朝に施しました。この後は、短絡は発生していません。

 火曜日の一日分の電圧は、下のようになりました。起床後に雨戸代わりのシャッターを開けてから充電がスタートし、正午頃には満充電(約3.45V)になっています。10時頃にVccの電圧が急落していますが、これは、VC2が2.6Vの閾値を超えてVccに直結されたためです。その後は、VccとVC2がほぼ同じ電圧で推移しています。
 日中に充分に充電されたため、日没後も動作し続けました。
復活して満充電
  翌日の水曜日は、下のようになりました。電圧は夜明けまで徐々に下がりましたが、3Vを切ることはありませんでした。日中の充電は、9時頃には満充電に達しています。
 もう安心です。このペースなら、暗闇の中でも満充電から丸1日以上は持ちそうです。








2014年10月18日土曜日

戸締まりチェッカーの『しゃべるリモート子機』も完成

そういえば、戸締まりチェッカーのUI部分となる「しゃべるリモート子機」は、一応できています。
最初にLCD用の穴の位置を間違えてしまい、穴を拡大→余分なスペースを穴埋め という無駄をこいてしまったため、かなり見栄えが悪くなっています。
 今は100円ショップの外付けスピーカーですが、いずれ薄型のスピーカーを買い足して内蔵する予定です。

戸締まりチェッカーの親機を製作

親機はペリフェラルを全く持たないので、ただ通電さえしていればいいのですが、いつまでもブレッドボードという訳にも行かないので、基板に載せてケースに収めました。

基板は、秋月のユニバーサル基板 Bタイプです。これを、100円ショップCanDoで買った木製のディスプレイBOX(小)に収納しました。

 同じデザインのディスプレイBOX(大)も売られていますが、この基板には小サイズがぴったりです。木製なので、ドリルで穴あけもカンタン。

 親機の電源は三端子レギュレータの予定でしたが、Raspberry Piでログを取ったりメール通知したりするため、変換基板経由でFT232RLを専属でつなぎました。ちなみに、このFT232RLは、「TWE-Lite R メモ」に書いてあった設定でTWE-Lite R化してあります。

戸締まりチェッカー リチウム電池版を製作

太陽電池版に続いて、コイン型リチウム電池CR2032を使うセンサー子機も作りました。

センサー子機のTWE-Liteは、ハテナアンテナタイプのSMD版を使っています。
センサー子機のために買ったSMD版がずらり
リチウム電池版は、電池ホルダーの厚さがネックになって、MINTIAのケースには入りません。自転車ビーコンのリモコンと同様に、タカチのCS-75ケースを使いました。
2個同時に組み立てました

このケースの場合、電池の裏に配置したTWE-Liteが基板とサッシ枠の間に挟まれる格好になるため、電波の飛びがMINTIAケースより悪くなります。このため、庭も無い狭い家であるにもかかわらず、1階の窓に貼ったセンサー子機からの電波を、2階の対角位置に置いた親機で受信できませんでした。 これでは困るので、子機の真上に当たる2階の部屋に中継器を置いたところ、1階の3箇所に置いた全ての子機の電波を受信できるようになりました。
  これで、センサー子機、親機、リモート子機、中継器と、TWE-ZEROアプリ「Samp_Monitor」の構成を網羅する格好の使用例となりました。

2014年10月17日金曜日

戸締まりチェッカーのセンサー子機(ソーラーモデル)を作成

TWE-EH Solarの紹介ページにあった例を参考に、一丁作ってみました。
一番分厚いパーツは電気二重層キャパシタでした。MINTIAのケースにぎりぎり入ります。
書き換えおよび設定用のピンヘッダが付いているため、スペースに余裕がありません。
 使用前に、電気二重層キャパシタを乾電池で2.7V位まで充電しましたが、早々と電池残量警告が出ました。明日は、親機をRaspberry Piにつないで電池残量をモニターして見ます。

ケースの中身。右端にリードスイッチ。
 

磁力線がリードスイッチを貫通する向きに磁石を取り付けます

ちょっと、はみ出してます。

2014年10月16日木曜日

自転車ビーコンのリモコンをリニューアル

TWE-Lite DIP-PCB をMINTIA BREEZEに入れてリモコンとして使ってきましたが、やっぱりちょっとでかくて格好悪いので、TWE-Lite SMDをタカチのプラスチックケース CS75&専用基板CSPB-75に載せました。
表面は電池、電気二重層キャパシタ(2×0.22F)、書き換え用ピンヘッダ

裏面はTWE-Lite SMD(ハテナアンテナ)とタクトスイッチ

FRISKより少し大きい位のコンパクトなケースです。

タクトスイッチが表に来ます。

新旧リモコンのサイズ比較
このケースは、戸締まりチェッカーのセンサー子機にも使う予定です。

2014年10月6日月曜日

「おしゃべりTWE-Liteで戸締りチェッカー」を作ります

 TWE-Liteを使った実用工作第2弾は、戸締りチェッカーです。無線タグアプリ(Samp_Monitor)をベースに、目的の動作となるように改造します。
 ソフトウェアは着々と実装が進みつつあります。ハードが出来上がるには、あと2-3週間くらいかかりそうです。

 Samp_Monitorの最小構成は、センサー子機(EndDevice_Input)と親機(Parent)です。親機は常時動作で子機からのセンサー情報を待ち受けます。したがって、ACアダプター等の常時供給可能な電源を用意しなくてはなりません。電池駆動では、単三電池で1週間も持ちません。
 通常、戸締りチェックを行うのは外出前の玄関ですが、我が家の玄関にはコンセントがありません。同じシステムを設置しようと考えている会社の事務所も、出入り口付近にはコンセントがありません。設計をする前から、これは困った問題でした。

 こんな用途を予想していたのか、 Samp_Monitorには、さらに進んだ使い方が用意されていました。それが、MessagePoolによるリモート子機(EndDevice_Remote)への情報配布です。現在公開されているv1.3.3およびToCoNet SDKに含まれているv1.3.2のreadmeでは全く触れられていないのですが、2013年11月に配布された旧バージョンのSDKに含まれるv0.7.4では、センサー子機-親機-(中継器)-リモート子機という情報の流れが解説されています。
 センサー子機からの情報を収集した親機は、同報送信で情報を配布するMessagePoolを使って、定期的に中継器および子機に同じ情報を展開することができます。また、子機からのMessagePool 要求に応じてオンデマンドで配布を行うこともできます。この仕組みを利用し、コンセントの近くに常時動作の親機を、玄関に電池駆動のリモート子機を置くことにします。この構成なら、リモート子機は通常はスリープさせておいて、お出かけ前だけ動作させればいいので、電池交換を頻繁に行う必要はありません。

 状態表示の役割を担うリモート子機は、警告LEDとLCDに加え、「TWE-Liteではじめる カンタン電子工作」に載っていた AquesTalk pico LSI を使って、音声によるアナウンスを行います。

 センサー子機については、 Samp_MonitorのEndDevice_Inputが、ほぼそのまま使えます。改造ポイントは、スイッチによる起床に加えて定時送信を行うようにする位です。
 なお、現在公開されているSamp_Monitorでは、ドアタイマー(0x51)および磁気スイッチのモード(0xFE)で、外部プルアップが意図した通りに無効化されないバグがあります。このままでは、待ち受け時の電池持ちが1/10くらいに悪化するので要注意です。この問題は、判定タイミングを設定値読み込み後に移動することで解決します。


2014年10月4日土曜日

自転車ビーコンを使ってみた

毎日、駐輪場で使っています。
一応、置いた時に列と番号を控えていますが、番号を確認しながら探すのは面倒なので、最近はメモを見ることなく、自転車発見器を利用しています。