gri 2021年02月28日作成 (2021年03月20日更新)

製作品

1693

gri 2021年02月28日作成 (2021年03月20日更新)

製作品

1693

怠惰なリモートワーカーのための家電自動制御つきポモドーロ時計

リモートワークでだらけてしまうので、時間強制力が強めなポモドーロタイマーを作りました。
ついでに、毎日エアコンと照明をつけたり消したりするのが面倒なので、赤外線リモコンで自動化しました。
無駄に稼働しないように、自分が在宅中かどうかをBLEビーコン(今回はMAMORIO)で判別します。

始業アラーム
朝9時に鳴って、止めると強制的にポモドーロタイマーがスタート
ポモドーロタイマー
ポモドーロ終了のアラームを止めると強制的に休憩開始、逆もしかり
照明制御
在宅時の夕方に暗くなったらON、外出時と0時に強制OFF
エアコン制御
在宅時の活動時間中に寒かったらON、外出時と0時に強制OFF

主なもの

他に使ったもの

M5Stack PLUSモジュール (Groveポート拡張用、GPIO使えば不要)
M5Stack GoPlusモジュール (リモコン解析用、赤外線受信できれば何でも)
赤外線送信機 (M5AtomLiteのが弱いので補助的に)
USBケーブル (電源用)

通常の時計表示とセンサーユニット

諸々の開発機も兼ねているので、拡張モジュールを常時つけっぱなし

ポモドーロタイマーは集中を削がないようシンプルに表示

リモコンはロフトベッドの枠に設置

MAMORIOはキーホルダーに

リモコンの信号は、スケッチ例 > IRremoteESP8266 > IRrecvDumpV3 を使って解析しました。
エアコン用は以下を変えるだけ。

MyDeviceIdを1に
エアコン用の赤外線信号に
M5AtomLite内蔵の赤外線を使うならピン番号は12に


照明用リモコンのプログラム
#include <M5Atom.h>
#include "BLEDevice.h"
#include <IRsend.h>

#define MyManufacturerId 0xffff
#define MyDeviceId 0 // 照明
#define kIrSendPin 32  // Grove
#define kSendFrequencyKhz 38
#define tagNotFoundCnt 20
#define iBeaconId 0x0215 // iBeacon識別子
#define MyMamorioId 0xffffffff // 自分のMAMORIOの固有ID 4byte(Major+Minor)

enum {
  LIGHT_OFF = 0,
  LIGHT_ON,
  LIGHT_MAX,
};

IRsend irsend(kIrSendPin);
BLEScan* pBLEScan;

const uint16_t rawDataOn[83] = {3454, 1764,  408, 490,  380, 490,  378, 1334,  404, 1336,  404, 490,  380, 1336,  404, 466,  404, 466,  404, 466,  402, 1336,  404, 468,  402, 466,  402, 1336,  404, 466,  404, 1336,  404, 466,  404, 1338,  402, 466,  404, 466,  402, 1338,  402, 466,  404, 466,  402, 466,  402, 468,  402, 1362,  378, 466,  402, 1362,  378, 1362,  378, 490,  378, 1362,  380, 490,  378, 490,  378, 492,  378, 490,  380, 1362,  378, 492,  378, 492,  378, 1362,  378, 492,  378, 492,  378};  // UNKNOWN F6B92168
const uint16_t rawDataOff[83] = {3428, 1770,  404, 492,  378, 492,  378, 1362,  378, 1362,  378, 492,  376, 1364,  378, 492,  378, 492,  378, 492,  376, 1362,  378, 492,  378, 492,  376, 1364,  376, 494,  376, 1364,  376, 494,  376, 1366,  374, 494,  376, 518,  350, 1390,  350, 520,  350, 520,  350, 520,  348, 520,  350, 1392,  348, 1392,  348, 1392,  350, 1392,  348, 522,  348, 1394,  348, 522,  348, 548,  322, 548,  322, 1418,  322, 1420,  320, 548,  320, 576,  294, 1446,  294, 576,  292, 578,  292};  // UNKNOWN 1B9C2A92

template <typename T, size_t N>
size_t arraySize(T (&arr)[N]) {
  return N;
}

bool isAtHome = false;
uint8_t seq =0xFF;
uint8_t command = LIGHT_OFF;
uint32_t count = 0;

void setup() {
  M5.begin();

  BLEDevice::init("");
  pBLEScan = BLEDevice::getScan();
  pBLEScan->setActiveScan(false);
  
  irsend.begin();
  M5.dis.drawpix(0, 0x000000);
}

void loop() {
  bool tagFound = false;
  bool cmdFound = false;
  BLEScanResults foundDevices = pBLEScan->start(3);
  int n = foundDevices.getCount();
  for (int i=0; i<n; i++) {
    BLEAdvertisedDevice d = foundDevices.getDevice(i);
    if (d.haveManufacturerData()) {
      std::string data = d.getManufacturerData();

      if ((data[1] << 8 | data[0]) == MyManufacturerId && data[2] != seq && data[3] == MyDeviceId) {
        cmdFound = true;
        seq = data[2];
        command = data[4];
        break;
      }
      else if ((data[2] << 8 | data[3]) == iBeaconId
        && (data[21] << 24 | data[22] << 16 |data[23] << 8 | data[24]) == MyMamorioId) {
          tagFound = true;
      }
    }
  }
  if (isAtHome != tagFound) {
    count = 0;
    isAtHome = tagFound;
  }
  else if (!tagFound) {
    if (count <= tagNotFoundCnt) {
      count++;
      if (count == tagNotFoundCnt) {
        irsend.sendRaw(rawDataOff, arraySize(rawDataOff), kSendFrequencyKhz);
      }
    }
  }
  if (cmdFound) {
    switch (command) {
      case LIGHT_OFF:
        irsend.sendRaw(rawDataOff, arraySize(rawDataOff), kSendFrequencyKhz);
        break;
      case LIGHT_ON:
        if (isAtHome) {
          irsend.sendRaw(rawDataOn, arraySize(rawDataOn), kSendFrequencyKhz);
        }
        break;
      dafault:
        break;
    }
  }
}

スケッチ例 > M5Stack の中から、以下のサンプルをベースにしました。

明るさ取得: Unit > LIGHT
温度の取得: Unit > ENVII_SHT30_BMP280
扇形の描画: Advanced > Display > TFT_ArcFill

BLEのアドバタイジングは、書籍「みんなのM5Stack入門」を参考に。


本体のプログラム
#include <M5Stack.h>
#include <WiFi.h>
#include <Wire.h>

#include "Adafruit_Sensor.h"
#include "BLEDevice.h"
#include "SHT3X.h"

#define LIGHT_THD 3000
#define WORK_MIN 25
#define REST_MIN 5
#define WORK_SEC (WORK_MIN * 60)
#define REST_SEC (REST_MIN * 60)
#define DEG2RAD 0.0174532925
#define JST (3600L * 9)

enum {
    DEVICE_LIGHT = 0,
    DEVICE_AC,
    DEVICE_MAX,
};

enum {
    POMO_STATE_NONE = 0,
    POMO_STATE_WORK,
    POMO_STATE_REST,
    POMO_STATE_MAX,
};

enum {
    TURN_OFF = 0,
    TURN_ON,
};

// ポモドーロタイマー
typedef struct {
    uint8_t state;
    uint16_t secLeft;
    uint16_t degree;
    bool isWorkStart;
    uint8_t dailyTotal;
} pomo_t;

// 環境センサー
typedef struct {
    float tmp;
    float hum;
    float pressure;
    uint16_t darkness;
} env_t;

volatile pomo_t pomo = {POMO_STATE_NONE, 0, 0, false, 0};
volatile env_t env = {0.0, 0.0, 0.0, 0};

const uint16_t kLightPin = 36;  // PLUS Module Port.B
const char *ssid = "ssid";  // 自宅のWi-FiのSSID
const char *password = "password"; // 自宅のWi-Fiのパスワード
const char *wd[7] = {"Sun", "Mon", "Tue", "Wed", "Thr", "Fri", "Sat"};

SHT3X sht30;
BLEAdvertising *pAdvertising;

uint8_t prevH = 24;
uint8_t prevS = 60;
struct tm tm;

void setup()
{
    M5.begin();
    Serial.println("start");
    // スピーカー
    M5.Speaker.begin();
    M5.Speaker.mute();
    // 画面表示
    M5.Lcd.setBrightness(16);
    M5.Lcd.fillScreen(TFT_BLACK);
    // I2C
    Wire.begin();
    // WiFi
    WiFi.begin(ssid, password);
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
        delay(500);
    }
    // NTP
    configTime(JST, 0, "ntp.nict.jp", "time.google.com", "ntp.jst.mfeed.ad.jp");
    // BLE
    BLEDevice::init("M5Stack");
    BLEServer *pServer = BLEDevice::createServer();
    pAdvertising = pServer->getAdvertising();
}

void loop()
{
    M5.update();
    if (pomo.isWorkStart) {  // 始業アラーム中
        if (M5.BtnA.wasPressed() || M5.BtnB.wasPressed() || M5.BtnC.wasPressed()) {
            // 何かボタン押すと止まってポモドーロ開始
            pomo.isWorkStart = false;
            switchPomoState();
        }
        else {
            // M5.update()で始業アラームが止まってしまうので、再度鳴らしている
            M5.Speaker.beep();
        }
    }
    else {
        if (M5.BtnA.wasPressed()) {
            switchPomoState();
        }
        if (M5.BtnB.wasPressed()) {
            switchAll();
        }
        if (M5.BtnC.wasPressed()) {
            exitPomo();
        }
    }
    if (getLocalTime(&tm)) {
        int s = tm.tm_sec;
        if (prevS != s) {  // 1秒ごとに実行
            prevS = s;
            switch (pomo.state) {
                case POMO_STATE_NONE:
                    // 通常の時計表示
                    M5.Lcd.setCursor(0, 0);
                    M5.Lcd.setTextSize(3);
                    M5.Lcd.printf("%d/%2d/%2d (%s)\n\n\n", tm.tm_year + 1900, tm.tm_mon + 1, tm.tm_mday, wd[tm.tm_wday]);
                    M5.Lcd.setTextSize(8);
                    M5.Lcd.printf("%02d:%02d\n", tm.tm_hour, tm.tm_min);
                    M5.Lcd.setTextSize(3);
                    M5.Lcd.printf("\n\n%2.1fC %2.0f%% %2d pomo\r\n", env.tmp, env.hum, pomo.dailyTotal);
                    break;
                case POMO_STATE_WORK:
                case POMO_STATE_REST:
                    if (pomo.secLeft) {  // 残り時間表示
                        pomo.secLeft--;
                        uint16_t sec_max = (pomo.state == POMO_STATE_WORK ? WORK_SEC : REST_SEC);
                        while (pomo.degree <= (sec_max - pomo.secLeft) * 360 / sec_max) {
                            fillArc(160, 120, pomo.degree++, 1, 90, 90, 90, TFT_BLACK);
                        }
                    }
                    else {  // 0になったらアラーム
                        M5.Speaker.setVolume(2);
                        M5.Speaker.beep();
                    }
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        int h = tm.tm_hour;
        if (prevH != h) {  // 1時間ごとに実行
            prevH = h;
            // センサー読むときにノイズが鳴るので頻度を落としている
            env.darkness = analogRead(kLightPin);
            if (sht30.get() == 0) {
                env.tmp = sht30.cTemp;
                env.hum = sht30.humidity;
            }
            // 平日の朝9時に始業アラーム
            if (h == 9 && tm.tm_wday > 0 && tm.tm_wday < 6) {
                M5.Speaker.setVolume(2);
                M5.Speaker.beep();
                pomo.isWorkStart = true;
            }
            if (h == 0) {
                pomo.dailyTotal = 0;
            }
            // 照明制御
            if (h >= 16 && env.darkness > LIGHT_THD) {
                sendBLECommand(DEVICE_LIGHT, TURN_ON);
            }
            else if (h < 5 && env.darkness <= LIGHT_THD) {
                sendBLECommand(DEVICE_LIGHT, TURN_OFF);
            }
            // エアコン制御
            if (h >= 6 && env.tmp < 20.0) {
                sendBLECommand(DEVICE_AC, TURN_ON);
            }
            else if (h < 5) {
                sendBLECommand(DEVICE_AC, TURN_OFF);
            }
        }
    }
    delay(50);
}

// ポモドーロ・休憩の終了アラームを停止して切り替え
void switchPomoState()
{
    Serial.print((String) "pomo.state: " + pomo.state + "-> ");
    M5.Speaker.mute();
    M5.Lcd.fillScreen(TFT_BLACK);
    pomo.degree = 0;
    if (pomo.state == POMO_STATE_WORK) {
        pomo.state = POMO_STATE_REST;
        M5.Lcd.fillEllipse(160, 120, 100, 100, TFT_GREEN);
        pomo.secLeft = REST_SEC;
    }
    else {
        pomo.state = POMO_STATE_WORK;
        M5.Lcd.fillEllipse(160, 120, 100, 100, TFT_RED);
        pomo.secLeft = WORK_SEC;
        pomo.dailyTotal++;
    }
    Serial.println(pomo.state);
}

// 家電一括ON/OFF
void switchAll()
{
    static bool isOn = false;
    isOn = !isOn;
    for (int devId = 0; devId < DEVICE_MAX; devId++) {
        sendBLECommand(devId, isOn ? TURN_ON : TURN_OFF);
    }
}

// ポモドーロタイマーを抜けて時計表示へ
void exitPomo()
{
    M5.Speaker.mute();
    M5.Lcd.fillScreen(TFT_BLACK);
    pomo.state = POMO_STATE_NONE;
}

// BLEアドバタイジング
void sendBLECommand(uint8_t deviceId, uint8_t command)
{
    static uint8_t bleSeq = 0;

    BLEAdvertisementData oAdvertisementData = BLEAdvertisementData();
    oAdvertisementData.setFlags(0x06);  // BR_EDR_NOT_SUPPORTED | LE General Discoverable Mode

    // BLEにのせるデータを作る
    std::string strServiceData = "";
    strServiceData += (char)0x06;      // 長さ
    strServiceData += (char)0xff;      // AD Type 0xFF; Manufacturer specific
    strServiceData += (char)0xff;      // テスト用カンパニーID(下位バイト)
    strServiceData += (char)0xff;      // テスト用カンパニーID(上位バイト)
    strServiceData += (char)bleSeq;    // シーケンス番号
    strServiceData += (char)deviceId;  // 送信先デバイス
    strServiceData += (char)command;   // 操作番号

    oAdvertisementData.addData(strServiceData);
    pAdvertising->setAdvertisementData(oAdvertisementData);

    pAdvertising->start();
    delay(1000);
    pAdvertising->stop();
    delay(2000);
    bleSeq++;
}

// 扇型を描画
void fillArc(int x, int y, int start_angle, int seg_count, int rx, int ry, int w, unsigned int colour)
{
    byte seg = 1;
    byte inc = 1;

    // Calculate first pair of coordinates for segment start
    float sx = cos((start_angle - 90) * DEG2RAD);
    float sy = sin((start_angle - 90) * DEG2RAD);
    uint16_t x0 = sx * (rx - w) + x;
    uint16_t y0 = sy * (ry - w) + y;
    uint16_t x1 = sx * rx + x;
    uint16_t y1 = sy * ry + y;

    // Draw colour blocks every inc degrees
    for (int i = start_angle; i < start_angle + seg * seg_count; i += inc) {
        // Calculate pair of coordinates for segment end
        float sx2 = cos((i + seg - 90) * DEG2RAD);
        float sy2 = sin((i + seg - 90) * DEG2RAD);
        int x2 = sx2 * (rx - w) + x;
        int y2 = sy2 * (ry - w) + y;
        int x3 = sx2 * rx + x;
        int y3 = sy2 * ry + y;

        M5.Lcd.fillTriangle(x0, y0, x1, y1, x2, y2, colour);
        M5.Lcd.fillTriangle(x1, y1, x2, y2, x3, y3, colour);

        // Copy segment end to sgement start for next segment
        x0 = x2;
        y0 = y2;
        x1 = x3;
        y1 = y3;
    }
}

~~１日の累積ポモドーロ数を表示したい~~　完了
環境センサの値をグラフで見たい
BLE通信中に時計の更新が止まるのでマルチタスクにしたい

己の惰性を律する一方で、助長している気もします。
QoLは上がりました。
M5Stackは楽しすぎて、無限増殖中です。

gri

独学組込みエンジニア。オーディオ・電子楽器開発など。

gri さんが 2021/02/28 に編集をしました。 (メッセージ: 初版)
gri さんが 2021/02/28 に編集をしました。
gri さんが 2021/02/28 に編集をしました。
gri さんが 2021/03/01 に編集をしました。
gri さんが 2021/03/13 に編集をしました。
gri さんが 2021/03/13 に編集をしました。
gri さんが 2021/03/20 に編集をしました。
gri さんが 2021/03/20 に編集をしました。
gri さんが 2021/03/20 に編集をしました。

ログインしてコメントを投稿する

怠惰なリモートワーカーのための家電自動制御つきポモドーロ時計

概要

機能

全体の構成

材料

設置と動作の様子

プログラム

リモコン側(M5AtomLite)

本体(M5Stack)

今後TODO

まとめ

怠惰なリモートワーカーのための 家電自動制御つきポモドーロ時計

概要

機能

全体の構成

材料

設置と動作の様子

プログラム

リモコン側(M5AtomLite)

本体(M5Stack)

今後TODO

まとめ

怠惰なリモートワーカーのための家電自動制御つきポモドーロ時計