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eucaly が 2024年05月19日18時42分26秒 に編集

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こんにちは、ゆうかりです。 最近、作業場のHA化、というか。 「おうちの制御」的なのを、どこまでアレできるか、色々やらかしています。 今回のターゲットは、「玄関の鍵」。 巷では「スマートロック」とか流行っているようですが、まあやらかすとしたら、どうしよう、的な?。 **留意事項** **・電気錠の配線には、AC100V直付けを含む為、「電気工事士」の資格が必要な可能性があります** **・家屋の既設設備に対する操作です、賃貸やマンション物件など、自己責任で弄れない場合は、触らないことをお勧めします** # スマートロック化 やりたいことは単純で。 「ローカルネットのREST的なもので鍵の状態把握と制御」。 企業に依存するクラウドシステムには、まあ鍵とか預けたくないし。 # 作戦を練ろう いや、そもそも。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/bb141c4aeddd637481408a369a7d7599d1f2ebe1/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f62366138383933302d626532332d343561362d626161352d333266653836633834613563/) 作業場の玄関は、リクシルのシステムキー、なので。 キーレスな車みたいに、「近づいたら開錠」、で、オフィスの鍵みたいに、「開閉したら施錠」だったりします。 ・・・これなら、コントローラーをちょこちょこ弄れば、色々遊べそうじゃない?。 コイツのコントローラーは、こんな感じのやーつ。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/5922504a4acf497759a5bcfb48fdc909c061b098/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f31353834363839362d373237652d343438382d393763662d346231623962356635663263/) ブランドこそついていないですが、元NAIS、現パナソニックのこのヘンと近しいみたいです。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/238d050f345ed2f155a4f7ec7b3158d7b89b85cb/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f30303362333533302d613037342d346337622d383238662d653338623864306138333039/) ただし、、、 パナソニックのほうの裏面には、「解鍵」「施錠」という分かりやすい端子があるのに。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/2e473cc5cc7f1d8b3fb26a8c70704ef1a3c5c469/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f64646239353139622d336137322d346236302d386662632d353530633963663733383031/) リクシルのほうは、配線で直接接続できるのは、「操作釦」と「シークレットスイッチ」しかありません。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/6382bc0c0a24bf9923a5cb305bfc4fdca71200ae/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f32343933313634392d303135392d343434662d386663612d663134663931326566666632/) んじゃHA端子を使おうか!、と検討したのですけれども。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/17bcfae51f831c8c0290e389fa454b3723e4b403/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f36383633346136392d653563312d346139612d386264342d653238616632616362386336/) HA端子とは、上記配線からも分かるように、 ・機器の状態を1事象取得 ・機器の状態を1事象操作 できる規格です。 2.5mmピッチ、4ピンのJST XHコネクタを使って接続する感じで。 4ピンのJST XHは、ラジコン用のLiPo電池のバランス端子に使われてるので、ちょっと頑張れば、ステキなコネクタ付ケーブルをゲットできるっぽいです。 で、実は、「電気錠の状態」は、2事象あって、それは「操作釦」を見ると分かりやすかったりします。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/f4e1d37b413f02363fa835e76753d234b8c97098/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f39656564346662352d633032652d346434612d383634342d306133356539626165353461/) 「開扉」が、HA端子だと表現できないっぽいのです。 なーんかちょっと残念な感じです。  *いや、HA端子活用でズルしようとして、ドアホンだのAiseg2だの検討しまくってたので。  *HA端子は結局、ドアホンに繋いでます、走査釦用の配線使っちゃったので。 というわけで。 **このパナの操作釦を何とかすればステキじゃね?** ということにしました。 # パナの操作釦 EK3850W をハック ・・・ぐぐってみると、既にハックしてくれている方がいらっしゃいます。 https://sasukedog.hatenablog.jp/entry/2022/11/03/200000 この方の知見を参考にしつつ、こちらの手持ちのEK3850Wも使って、解析していきましょう。 まず、先駆者の方のハック結果から・・・。 ・接続は無極性の2ピン、ダイオードでブリッジを構成し、+/-分離している ・表示側の電圧は2種類、約9Vと約15V?、ツェナーダイオードによる分圧 ・「解鍵」側は、15V時消灯するよう、トランジスタ2個による制御をしている? ・「施解錠」ボタンは、抵抗経由で配線をショートさせている これを制御するにあたり、考慮が必要な点は・・・ ・表示側の電圧は2種で、「同時に点灯しない」、つまり高速点滅させているっぽい ・高速点滅をマイコンのデジタル入力で拾うのは、工夫が必要 なところかな、と。 # 電気錠と操作釦の解析 さて、電気錠で実際どんな信号をアレしてるのか。 観測してみました。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/a08fdc80ba7314ab74cbb133bd01c7367b2ccd2c/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f37356532343161302d346364382d346330342d626135302d386630396266363865316531/) うん、、、写真撮ってみたけど、、、絵面が悪すぎる、、、ワルいことしてるようにしか見えん・・・。 適当なダイオードでブリッジ作って、観察してみました。 まず、待機状態。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/cb524d9b86cb24af1fd3e38e4dfa208ab579dee1/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f33353435363065622d346666612d346430312d386130342d346462366632636365646261/) 5Vの電荷が掛かっているようです。 「解鍵」出力時。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/89b360660baf11b2e421e5d8cb4fce62a1d4e026/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f61656133336438652d313237312d346338322d613462362d343063363735626163393931/) 9Vの電荷が。 そして、「開扉」「解鍵」出力時。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/1832c5c42d507f4253b0b165f111dbc3e832b81c/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f66366165626366372d346133622d343239352d623561662d653761343062383933313064/) 15ms間隔で、9Vと15Vを交互に出力。 操作釦のLEDは、互いに30Hzで点滅してる、ってことですね。 NTSCのタイミングに近似してますし、確かにコレだと「点灯」に見えるかと。 さて、悪だくみを加速させるために、操作釦の回路図を引いていきましょうか。 多分こんな感じになってるんじゃないかなーと。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/7d94482afea6c62fa99b8c0604c2ffc924dbb995/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f33343463393166652d326563662d346164352d383331372d383465376435386265623632/) # パルス→直流 さて、ここから、ArduinoへのI/Fを作っていくわけですが。 「LED」を「フォトカプラ」に変えてやれば、電源系の分割を維持しつつ、悪だくみできそうな気がします。 パルスから直流への変換をしたいので、その回路を検討。 ん-、コンデンサの充電を使ってみますか。 でもよくわからないので、適当な定数をSpiceにブチ込んでみます。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/c6b381ebe7c2e9f039028faea1650239585ed018/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f35313135653138382d396665382d343838392d383833312d643362306437623963346265/) 定数弄るところは、左の回路の場合、プルアップである「R2」、電荷制御の「C1」、そしてプルダウンの「R3」です。 フォトカプラU1がONしたときにコンデンサの電荷を抜き、元がパルス駆動なので、OFF→ONの間までにコンデンサ充電で電荷が吸われればOKな感じ。 あとはまあ、プルアップR2を、それなりに大きい値にして、余計な電流使いたくないよね、的な。 いいかんじに、パルスから直流への変換が実装できました、ステキ!。 # 回路図の作成 今回は、「元となる操作釦の回路図」が既に存在しているので、そいつにパッチ当てる感じで。 ネットにラベル付けて飛ばして、ブロックごとに回路図分離、みたいなね。 まあ、手抜きですよ。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/86aededcbf53aaf205ae79793ea2a9b157133110/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f61313133346263302d616339632d343433622d623665312d336234613336633162306638/) 今回使用するマイコンボードは、Seeed Studio XIAO ESP32C3。 最初、M5Stamp使おうとしてたんですが、秋葉のマルツに在庫が無くて、妥協。 まあ、マイコンボードのシンボルとかわざわざ導入せず、7Pピンヘッダでごまかしてます。 # 配置の検討 今回はユニバーサル基板を使って手組み予定ではありますが。 それなりに部品が多い為、無計画に適当に組むと、でっかい基板が必要になっちゃいます。 秋月のC基板くらいに納めたいので。 Kicadをインチモードにして、配置検討しました。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/c2457774f4821748351cc895c48efd98ced5d243/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f33303165656362372d643461622d343031312d383966362d623430343161353036646261/) 手配線なので、配線の交差とかはまああまり気にせず。 4層モードで配線書いていたり。 あと、外形を含めたシンボルが、インチベースではないものも多いので。 グリッドを1/4インチとかにして、微調整しています。 まあ、副次的に。 3Dで愛でることもできますよ、と。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/aacd1dbb7b818bca95d734f8adf32e81f3c8f8f3/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f31313334333831622d353638632d343661312d623837372d663432356238326530393866/) DRCは、コードヤードのオーバーラップ発生、くらいは手組なので許容できます。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/0c307a572a54d168a6fbcf82f56658385fa01675/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f30353939623037652d333533662d346331632d383030342d383538616432633939323933/) 未配線とかチェックすればよろし!。 # 作ってみる

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みんなだいすき秋葉原にいって、千石→秋月→マルツと回れば、あら不思議。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/c341757e25af3f86da9b0dfb18bcb56aa9e39854/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f62666666393364332d633064362d346434622d623237362d666631636134643964633365/) この程度であれば、サクっとパーツがそろいます。 大変ステキ。

画面とにらめっこしつつ、さくっと作成。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/d52acc84f33f88810c609bac7cb91e0d04257b63/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f61383338636564362d643330322d346636622d383236612d363465613539633063386463/)  *ちゃんと動かなくてデバッグしたときの部品とかついてますが いやあ、当たり前ではあるけど、ちゃんと部品が納まってくれてる!。 裏側、ジュンフロン線と、抵抗の足とか使って、適当にやらかしています。 ![キャプションを入力できます](https://camo.elchika.com/0183acd0862c61e0dbee9272af59f7ae3120e823/687474703a2f2f73746f726167652e676f6f676c65617069732e636f6d2f656c6368696b612f76312f757365722f38666637633237372d646465642d343333632d393736342d6162303436346433326631302f31303966326234382d316136632d343864622d383038382d343138666639643336353064/) # 続く んで、これに9Vと15V掛けてみたら、、、なんかうまく動きません。 なにがまずいのかの解析は、後編で!。  *ってまだ解析できていなので、ちょっと待ってくださいね、、、。