ToshiTechのブログ一覧

・実家で高齢の母が一人で暮らしています。幸いなことに今は介護の必要はないのですが、昨年帰省した時、めっきり足腰が弱くなっていることを目の当たりにして悲しくなってしまいました。それまではほぼ毎日ポケモンGOのギフトが送られてくることで安否を確認していたつもりでしたが、もう少しきめ細かな見守りをしたいなと強く思いました。

・その昔、電気ポットの操作をメールで知らせるというCMがありましたが、見守りセンサーで検索してみると今はいろいろあるんですね。

・基本はモーションや冷蔵庫の開け閉めや照明やテレビのオンオフを検知して、回数あるいは長時間途絶えたという連絡が来るというものが多いようです。しかし頻繁に連絡が来るのは煩わしいし(オオカミ少年になってしまう)、外出時の誤判定を避けるためには検出間隔を長時間に設定しなくてはならず、実際に事が起きた時どれだけ役に立つかは疑問です。またカメラで監視するなどという事はしたくありません。

・なかなか希望に沿った物がない上に有料サービスばかりだったので自作することとし、誤判定のない、ゆる～く見守るシステムを目指しました。コンセプトは「便りのないのは良い便り」です。

・実家にはWiFiを設置してありますし、母は出かける時はスマホを持つので、在宅か外出かはスマホがWiFi圏内にあるかどうかで判断できます。

・設置して半年近く経過しましたが今のところ誤判定によるメールは来ていません。

・トイレ前の廊下と、食卓を臨む勝手口と、リビング(築40年以上の木造家屋なので居間という方がふさわしいかも)の3か所に、モーションセンサーを設けました。リビングの温度と明るさも測定できるようになってます。

・以下の条件が成立した時と解除した時にメールを送信します。

　①在宅中に、起床時刻を1時間過ぎてもどのセンサーにも検知がない

　②在宅中に、起床時刻から就寝時刻までの間に4時間以上どのセンサーにも検知がない

　③リビングの室温が31℃を超えていてかつリビングに30分以上在室

　④リビングの室温が50℃を超えた

　⑤就寝時刻から起床時刻までの間でリビングの照明が点灯している時間の累積が12時間を超えた。

　⑥起床時刻から就寝時刻までの間でリビングが真っ暗な時間の累積が12時間を超えた。

・日付が変わった時に、一日のセンサの動作状況など1時間ごとの統計データをGoogleスプレッドシートに書きこみます。あわせて設定シートに記述した設定用の変数を読み込みます。

・こちらに全てを公開しました。

・見守りの条件などはケースバイケースなので、このソフトそのままの流用はできないと思いますが、ESPマイコンから次のようなことを行いたい方には参考になると思います。

　- 任意のWiFiルーターの検索と接続

　- NTPサーバーに接続して日時合わせ

　- ピン入力レベルの変化による割り込み

　- Gメールの送信

　- Googleスプレッドシートの任意のシートの読み書き

　- ESP-NOWによる通信

　- BLE(Bluetooth Low Energy)による通信

　- pingの送信

　- WiFiによるシリアル通信

　- チップ内温度センサによる外気温の推定

　- WiFiによるOTAアップデート(Over The Air:プログラムの焼き直し)

　- 遠隔地からのOTAアップデート

　- 変数の値を初期化しない再起動(ホットスタート)

　- ArduinoIDEによるESPマイコン開発

・昨年3Dプリンタに手を加えた時に初めて知ったESPマイコンですが、切手サイズの安価なマイコンボードでこんなことまでできるんですね。ワンチップマイコンでString型が使えるなんて衝撃を受けました。(ESPを開発したのが日本ではなく中国の会社というのが悔しいです。)

・今現在、6年ほど前の企業向けのPCがリプレース時期を迎えて市場に大量に出回っているようで、Amazon整備品のPanasonicレッツノートCF-SZ6を2.2万円で(価格は日々変動するようですが)購入しました。このPC、SSDが512GBでOSはWindows11でMicrosoftオフィスのフルセットが入っていて重さ1kgで起動も速く大変気に入ったのですが、一つだけ不満なのが内蔵スピーカーの音です。もともとレッツノートってビジネス向けPCなので、音に関しては出てればいいや程度の設計なのでしょうが。

・ノートPCの内蔵スピーカーで音楽を聴こうなどとはさらさら思いませんが、出先で動画を観たりすることもあるでしょうから、せめてポータブルラジオ程度の音質は欲しいものです。

・私の購入したPCは光学ドライブなしモデルなので、PC内に光学ドライブとHDDを納めるための場所がぽっかり空いています。これをキャビネットとして口径の大きなスピーカーを内蔵すればもう少しまともな音が出るのではと思いチャレンジしてみました。

・ケースに穴を開けるのはためらわれたので、光学ドライブのメクラカバー部分に開口部を設け、スピーカーの音を横向きに出すことにしました。音響特性的には良くないのがわかりきっているのでプロにはできない設計でしょうが、元のスピーカーから比べればよっぽどまともになるはずです。

・スマホでの撮影なのでノイジーかつ本来の音とは微妙に違いますが相対比較はできると思います。聞こえなかった音が聞こえるようになりました。

・やたらシャカシャカした音ですが、WaveGeneとWaveSpectraで一応特性を測ってみました。最低共振周波数f0=1kHzで4.2kHzに+12dB(電圧では4倍)ほどの大きなピークがあります。1kHz付近を基準として-10dBの周波数を見ると700Hz～7kHzほどが発生可能な音の範囲だといえそうです。(100Hz未満は共振によるもので音にはなっていません)

・最初にAmazonからこちらのスピーカーを調達しました。

・適当な段ボール箱に取り付けてf特を測ったのがこちら。f0=550Hzで+14dBほど(電圧で5倍)のピークが、また5kHzあたりにもピークがあります。

・このスピーカー、コーンとエッジが1枚のフィルムで出来ていて、コーン部分には放射状に溝がプレスされていて変形しづらくはしてはありますが、押すとその部分のコーンが凹みます。変なピークはコーンの分割振動が原因のような気がします。

・これをPCに組み込んだところ、オリジナルよりはまともな音になりましたが物足らなくなり、別のスピーカーを探しました。

・Aliexpressでこちらのスピーカーを調達しました。コンポジットフィルムということで、写真で見る限りコーン部が硬質素材になっているように見受けられたので。リード線なしの物を発注したらリード線付きが届きましたが、ちょっと得したかな？

・同じ段ボール箱でf特を測ったのがこちら。f0=250Hzくらいで、以前ダイソーの300円スピーカーも300Hzくらいだったのでそこそこ期待できそうです。

●組付け

・3Dプリンタでフロントパネルとスピーカーマウントを作成しました。フロントパネルはダイソーのシルバーのラッカースプレーで塗装しました。スピーカーが脇に寄っているのはPCの裏蓋にあるリブを避けてレイアウトしているためです。

・パネルとマウントの間にグリルを入れようと網戸用のメッシュを切り出したのですが、そのままだとばらけてしまい、アイロンで一枚にできるかと試したもののうまくいきませんでした。結局真鍮メッシュを調達しました。金ピカでちょっとゴージャスになりました。

・スピーカーはマウントにはめ込んで周囲をホットボンドで固定します。

・元のメクラカバーを固定していたネジを使ってPCに固定します。

・PCの元々のスピーカーとコネクタの間の配線をカットし、新しいスピーカーにつなぎ変えます。私は小型のPHコネクタを使い、必要に応じてオリジナルのスピーカーに接続を戻せるようにしました。

・コネクタとリード線は実際にはテープを使ってバタつかないよう固定しています。

・裏蓋には3mm厚のエプトシーラーを貼り付けて共振防止をしてみました。(今回一番高い買い物がこれでした)

●最終的なf特

・PCに組付けた時のf特です。横向きなので定在波で打ち消し合うためでしょうが何か所かディップが生じています。イコライザーを入れればもう少しフラットにできるかもしれませんが、オリジナルに比べたら格段にいい音になったのでこれで良しとしました。

★！！！注意！！！

・オリジナルのスピーカーは8Ωですが今回私が使ったスピーカーは4Ωです。レッツノートのスピーカー出力アンプはD級動作で無音時に0-5Vの250kHzのデューティ50%の矩形波が出ています。ということはアンプのドライバー段はスイッチング動作なので発熱はそれほど変わらない(スピーカーの効率が同じで音量が同じなら同じ電流が流れる)はずですが、トライされる方はそのあたり自己の判断と責任でお願いします。