elchika初投稿です！宜しくお願い致します

みなさんは、トイレでうっかり流し忘れてしまうことありませんか？
高級なトイレの場合は、デフォルトで自動洗浄機能が付いていますが、安かったり、古いトイレの場合、自動洗浄機能はありません。
そこで思い立ち、「立ったら勝手に流してくれるリモコン」（早い話が自動洗浄機能）を製作しましたので、紹介しましょう。

まずは下ごしらえ

このリモコンを作るには、トイレを自動で流す機能が必要です。一から作るとなると、結構な労力です。そこで、出来合いの物を購入することにしました。
LIXIL(旧TOTO)から発売されている「流せるもん CWA-67B」という物を購入。コイツは、赤外線リモコンを使用して、トイレをモーター制御で流すというもの。
13000円位と少々お高めではありますが、モーターや赤外線リモコン、その他付属品が付いており、TOTO製の「流せるもん CWA-67B」の適合しているトイレではなかったのですが、付属品を微調整して、中のフロートを上げ下げできるようにすることで動かすことができました。
今まで通り、普通に流すこともできますが、リモコン操作でも流せることができ、何かちょっと感動。
でも、これはあくまでもスタートです。
「流せるもん～」の詳細は、私のブログで紹介しておりますので、ご参照ください。

リモコンを作る

当初は、折角リモコンがあるので、それを改造すればいいじゃないか…そう思い、センサーやマイコンを付けて改造したのですが、意外とセンサーが大飯食らいなので、電池2本では何日も使えないような代物になってしまいました（「流せるもん」は、単三電池2本）。

困っていた所、おあつらえ向きなガジェットを見つけました。elchikaをご覧になっている方ならお馴染みの「M5Stick C」です。
私はどちらかというと、部品を組み合わせてはんだ付けするのが好きなのですが、色々調べると、M5Stick CにジャストフィットするHATやM5Stack・Grove用に用意されているモジュール類がそのまま使えるらしく、私の用途では、HATとM5STACK用IRモジュールを使うと用が足りてしまいます。

後はプログラムさえ作ればよく、ホント便利な世の中になったものです（すっかりオヂさんな気分）。
昔のように、回路を組んでガシガシやるのではなく、あるものを使って、スマートに使いこなすのが、今の時代にマッチした電子工作の姿なのかも知れませんね。

オリジナルのリモコンと自動洗浄用のリモコンの2個あることになりますが、オリジナルの方は常時動いているわけではないし、2個あることによる支障はないので、まっ、結果オーライです

これにも、実は顛末記があり、M5Stick Cに内蔵されているIR LEDでも狭いトイレの中では、充分動いてくれたのですが、ToFユニットを付けてしまうと、IR LEDの穴が塞がってしまうというオチが。

折角ToFユニットを買ったので、それを生かすことにし、IRの方を別の物（M5Stack用赤外線送受信ユニット）とすることにしたのですが、今度は、何故か赤外線の飛びが悪く、結局は、M5Stick C＋ToF測距センサユニット(https://www.switch-science.com/catalog/5219/)の組み合わせに変更しました。

人の動きをとらえるセンサーには人感センサーがよく使われますが、センサー付きLED電球で経験された方はご存じと思いますが、明るい所では全く役に立ちません。
赤外線を使って、戻ってくる時間を測定するというToF（タイムオブフライト）センサーは(使われているデバイスは)940nmの赤外線を使用しており、明るさに影響を受けません。
今回の用途には、まさに打ってつけです！

材料

部品	個数	値段	購入先
M5Stick C	1	￥1,980	スイッチサイエンスなど
M5Stack用ToF測距センサユニット	1	￥1,177	スイッチサイエンスなど

（以下は、お好みに応じて）

部品	個数
USB Cケーブル	１
USB 5V電源	1

送料を除けば、ケーブル込みで大体4,000円少々でできました。
M5Stick Cには、バッテリーが内蔵されているのですが、バッテリー切れを嫌って、私はUSB電源を使用しました。
M5Stick-Cの電源をOFFにしていても、ある程度電流が流れているのか、一晩放置していたら、全く動かなくなってしまいました。
慌てて、USB電源をつないでもダメでした。どうもプログラムが消えてしまったようで…。ユニットを付けるとダメなんでしょうか。トホホ…
そのような訳で、長時間使う向きにはUSB電源をお勧めします。

プログラム紹介

下記のプログラムは、私のオリジナルではなく、今回の用途のためにサンプルを合体させ、更にモディファイしたものです。
ToFサンプル:https://github.com/m5stack/M5-ProductExampleCodes/blob/master/Hat/tof-hat/Arduino/ToF
ＩＲサンプル:https://github.com/crankyoldgit/IRremoteESP8266/issues/706

特に、IRの箇所は、TVやエアコンなどの実例はあれど、トイレ用などのものは殆ど見つけることができませんでした。
色々実験した所、上記のサンプルの結果が良かったので、IR送信の部分はそちらを参考にしました。

ライブラリはそのまま流用しているので、Arduino IDEのライブラリマネージャから必ずIRremoteESP8266をゲットしてくださいね。
それと、M5***を始めて使う人は、https://github.com/m5stack/M5StickCからライブラリ（Zipファイル）をゲットして、こちらもインストールしてください。
公式では、Arduino IDEのライブラリマネージャからM5StickCライブラリをインストールするような指示になっていますが、ファイルが足りなくて、悲しいかなコンパイルができません（2021年2月現在）。
早く改善して～


立ったら勝手に流してくれるリモコンの例(ArduinoIDE用)
#include <Arduino.h>
    #include <IRremoteESP8266.h>
    #include <IRsend.h>
    #include <M5StickC.h>
    #include <Wire.h>

//    byte SEND_PIN = 32; // IR Unit:32
    byte SEND_PIN = 9; // 本体IR:9
    IRsend irsend(SEND_PIN);

    #define VL53L0X_REG_IDENTIFICATION_MODEL_ID         0xc0
    #define VL53L0X_REG_IDENTIFICATION_REVISION_ID      0xc2
    #define VL53L0X_REG_PRE_RANGE_CONFIG_VCSEL_PERIOD   0x50
    #define VL53L0X_REG_FINAL_RANGE_CONFIG_VCSEL_PERIOD 0x70
    #define VL53L0X_REG_SYSRANGE_START                  0x00
    #define VL53L0X_REG_RESULT_INTERRUPT_STATUS         0x13
    #define VL53L0X_REG_RESULT_RANGE_STATUS             0x14
    #define ToF_ADDR 0x29//the iic address of tof

    //「流せるもん」のコードに合わせています。
    const uint16_t kInaxHdrMark = 9000;
    const uint16_t kInaxHdrSpace = 4434;
    const uint16_t kInaxBitMark = 600;
    const uint32_t kInaxOneSpace = 1675;
    const uint32_t kInaxZeroSpace = 570;
    const uint64_t InaxData = 0x5C30CF; //「大」ボタンのコード

    byte gbuf[16];
    uint16_t dist;
    uint16_t tmp1;
    uint8_t i, countdown;

    void measure_distance();
    
    uint16_t bswap(byte);
    uint16_t makeuint16(int, int);
    uint16_t VL53L0X_decode_vcsel_period(short);
    
    void write_byte_data(byte);
    void write_byte_data_at(byte, byte);
    void write_word_data_at(byte, uint16_t);
    byte read_byte_data();
    byte read_byte_data_at(byte);
    uint16_t read_word_data_at(byte);
    void read_block_data_at(byte, int);

    void setup() {
//           Wire.begin(0, 26, 400000);// join i2c bus (HATの場合)
           Wire.begin(32, 33, 400000);// join i2c bus (ToFユニットの場合)
           M5.begin();
           M5.Lcd.setRotation(2);
           irsend.begin();

           pinMode(10, OUTPUT);
           digitalWrite(10, HIGH);

       }

    void sendWashletCommand(uint64_t data, uint16_t nbytes, uint16_t repeat) {
      
          irsend.enableIROut(38);
          
          for (uint16_t r = 0; r <= repeat; r++) {
                // Header
                irsend.mark(kInaxHdrMark);
                irsend.space(kInaxHdrSpace);
                // Data
                irsend.sendData(kInaxBitMark, kInaxOneSpace, kInaxBitMark, kInaxZeroSpace, data, nbytes, true);
                // Footer
                irsend.mark(kInaxBitMark);
                irsend.space(100000); 
          }
    }

    void loop() {

      tmp1 = 0;
      measure_distance();
      delay(100);

      if (dist > 200){

            digitalWrite(10,HIGH);
    
      } else if (dist == 20){

            //時々、誤動作なのか、一瞬 数値が20(0cmの距離)となる時があった。
            //distが20になっても何もしないようダミーとする。

      }else {

            digitalWrite(10,LOW);
            
            while (dist < 200){
                //着座している時はループ
                measure_distance();
                delay(100);
            }
          
            //立ったら、30秒（30秒*2＝60）ディレイ
            //iを増減すると、離れてから流す時間を変えられます。
            //変数countdownは、表示に用います。

            countdown = 30;
            i = 60;
        
            while (i > 0){
                //0.5秒間隔で、M5Stick CのLED（G10)を点滅させる。
                  if (digitalRead(10)){

                        digitalWrite(10, LOW);
                        M5.Lcd.setCursor(0, 80);
                        M5.Lcd.fillScreen(BLACK);
                        M5.Lcd.setTextFont(7);
                        M5.Lcd.print(countdown);
                        countdown--;
      
                  } else {

                      digitalWrite(10, HIGH);
      
               }
      
                i--;
              delay(500);
            }

          M5.Lcd.fillScreen(BLACK);
          M5.Lcd.setTextFont(1);
          M5.Lcd.setCursor(20,80);
          M5.Lcd.print("Flash!");
          digitalWrite(10, LOW);
      
          sendWashletCommand(InaxData, 24, 0);
          delay(2000);
          M5.Lcd.fillScreen(BLACK);
          digitalWrite(10, HIGH);

        }
      }

    void measure_distance() {
      
      write_byte_data_at(VL53L0X_REG_SYSRANGE_START, 0x01);
      read_block_data_at(VL53L0X_REG_RESULT_RANGE_STATUS, 12);//read 12 bytes once
      dist = makeuint16(gbuf[11], gbuf[10]);//split distance data to "dist"
      M5.Lcd.fillScreen(BLACK);
      M5.Lcd.setCursor(20, 80);
      M5.Lcd.setRotation(2);
      M5.Lcd.setTextFont(1);
      M5.Lcd.print(dist);
 
    }

    uint16_t bswap(byte b[]) {
      
      // Big Endian unsigned short to little endian unsigned short
      uint16_t val = ((b[0] << 8) & b[1]);
      return val;
    }

    uint16_t makeuint16(int lsb, int msb) {
        return ((msb & 0xFF) << 8) | (lsb & 0xFF);
    }

    uint16_t VL53L0X_decode_vcsel_period(short vcsel_period_reg) {
      
      // Converts the encoded VCSEL period register value into the real
      // period in PLL clocks
      uint16_t vcsel_period_pclks = (vcsel_period_reg + 1) << 1;
      return vcsel_period_pclks;
    }

    /*
     * IIC Functions
     */
    /* function description: write one byte data */
    void write_byte_data(byte data) {
      
      Wire.beginTransmission(ToF_ADDR);
      Wire.write(data);
      Wire.endTransmission();
      
    }

    /* function description: write one byte data to specifical register */
    void write_byte_data_at(byte reg, byte data) {
      
      Wire.beginTransmission(ToF_ADDR);
      Wire.write(reg);
      Wire.write(data);
      Wire.endTransmission();
      
    }

    /* function description: read two bytes data to specifical register */
    void write_word_data_at(byte reg, uint16_t data) {
      
      byte b0 = (data &0xFF);
      byte b1 = ((data >> 8) && 0xFF);

      Wire.beginTransmission(ToF_ADDR);
      Wire.write(reg);
      Wire.write(b0);
      Wire.write(b1);
      Wire.endTransmission();
      
    }

    /* function description: read one byte data */
    byte read_byte_data() {
      
      Wire.requestFrom(ToF_ADDR, 1);
      while (Wire.available() < 1) delay(1);
      byte b = Wire.read();
      return b;
      
    }

    /* function description: read one byte data from specifical register */
    byte read_byte_data_at(byte reg) {
      
      //write_byte_data((byte)0x00);
      write_byte_data(reg);
     Wire.requestFrom(ToF_ADDR, 1);
     while (Wire.available() < 1) delay(1);
     byte b = Wire.read();
     return b;
     
    }

    /* function description: read two bytes data from specifical register */
    uint16_t read_word_data_at(byte reg) {
      
      write_byte_data(reg);
      Wire.requestFrom(ToF_ADDR, 2);
      while (Wire.available() < 2) delay(1);
      gbuf[0] = Wire.read();
      gbuf[1] = Wire.read();
      return bswap(gbuf);
      
    }

    /* function description: read multiple bytes data from specifical register */
    void read_block_data_at(byte reg, int sz) {
      
      int i = 0;
      write_byte_data(reg);
      Wire.requestFrom(ToF_ADDR, sz);
      for (i=0; i<sz; i++) {
        while (Wire.available() < 1) delay(1);
        gbuf[i] = Wire.read();
        
      }
    }

動作を解説

主要動作であるメインループの箇所をチャートで纏めてみました（ライブラリに関しては、各ソースをご参照ください）。

以下、簡単に説明します。

ToFモジュールの測定値を確認し、値が200より大きければ（離れている）M5Stick Cに内蔵されている本体LEDを消灯。
200未満（着座）であれば、本体LEDを点灯。
再び測定値が200より大きくなれば（立つ）、30秒本体LEDを点滅させ、「大」のコードを赤外線送信する。
LEDを消灯した後、距離を測るループに入る。

以上のような流れです。

実際に使ってみた

短いですが、YouTubeにアップしましたので、様子をご覧ください。

ここに動画が表示されます

これは、我が家の介護用として製作したもので、いざ使ってみると、立ったときに自動で流してくれるのは便利よね…と思ったりして。立ってから30秒は短いかも知れません。
センサーに手をかざしてもOKですので、手を触れることなく自動洗浄できますよ。コロナ禍の今にピッタリかも。
「kInax～（赤外線のパルス幅を設定）」という変数をいじれば、他の会社のリモコンにも応用できるはずなので、興味ある方は、色々実験してみてくださいね

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