IoTで快適な睡眠をサポート
2017年11月11日

すいみん部
岩佐・井上・池森・中山・蔵持
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メンバー
リーダー

岩佐烏合の衆

井上池森中山蔵持

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コンセプト「最近よく眠れてない」 「朝の目覚めが悪い」
現代日本で今問題となっている『睡眠の質』

体調や環境など、様々な要因で良くも悪くもなります。
IoTの力で、心地よい睡眠を提供します。

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実装予定機能■コア機能
・三軸加速度センサーでの睡眠中の動きを取得・取得したデータをAWS上に送信（AWS IoT使用）■付随機能
・Arduinoによる朝日の演出
・温湿度センサー等による室内環境の取得

・赤外線センサーによるエアコンの自動運転
・ボタンによる睡眠開始、目覚め時間の情報取得

・音楽による入眠支援、起床支援
・部屋の香りコントロールによる入眠支援、起床支援

・騒音センサーによるいびき有無の確認
etc・・・
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4実装予定機能（構成図）

朝日演出

動き取得
騒音取得
ボタン

MQTTｓ

AWS

AWS連携

音楽・香り
環境センサー
赤外線
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※太字はコア機能

5実装予定機能（結果）

朝日演出

動き取得
騒音取得
ボタン

MQTTｓ

AWS

AWS連携

音楽・香り
環境センサー
赤外線
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※太字はコア機能

6反省点
すいみんチームは・・・

物理トラブルとの戦いの連続

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物理トラブルの歴史■黎明期（アイデアソン前）・井上さん、借り物のフルカラーLEDを破壊
・井上さん、Arduinoのバッタモンでネットに繋がらない■すいみん部結成後・池森さん、RaspberryPiのmicroSD破壊（5月）・蔵持さん、RaspberryPi用のmicroSDが不良品（5月）・池森さん、廉価で買ったBluetoothキーボードに技適がついてない（6月）・井上さん、ESP-WROOM-02にスケッチが書き込めない（6月）・井上さん、ESP-WROOM-32がブレッドボードに刺さらない（7月）・蔵持さん、RaspberryPiのmicroSD破壊（7月）・中山さん、行方不明（7月）・岩佐さん、PCの電源が入らなくなる（10月）
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8ところで・・・

ここで朝日機能の詳細について見ていただきましょう。
【別紙】朝日inoについて 参照

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今後について2018年以降のすいみんチーム
機能拡張予定Copyright © 2017 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved.

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もともとの実装予定機能■コア機能
・三軸加速度センサーでの睡眠中の動きを取得・取得したデータをAWS上に送信（AWS IoT使用）■付随機能
・Arduinoによる朝日の演出
・温湿度センサー等による室内環境の取得

・赤外線センサーによるエアコンの自動運転
・ボタンによる睡眠開始、目覚め時間の情報取得

・音楽による入眠支援、起床支援
・部屋の香りコントロールによる入眠支援、起床支援

・騒音センサーによるいびき有無の確認
etc・・・
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11こうします■コア機能
・三軸加速度センサーでの睡眠中の動きを取得・取得したデータをAWS上に送信（AWS IoT使用）■付随機能
・Arduinoによる朝日の演出
・温湿度センサー等による室内環境の取得

・赤外線センサーによるエアコンの自動運転
・ボタンによる睡眠開始、目覚め時間の情報取得

・音楽による入眠支援、起床支援
・部屋の香りコントロールによる入眠支援、起床支援

・騒音センサーによるいびき有無の確認
etc・・・
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12こうなるはずでした（再掲）

朝日演出

動き取得
騒音取得
ボタン

MQTTｓ

AWS

AWS連携

音楽・香り
環境センサー
赤外線
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※太字はコア機能13

予定変更後の構成図
チームランターンAPI
・入眠色彩演出
・音楽を流す朝日演出

動き取得
チームふてちゃんAPI

MQTTｓ

AWS

AWS連携

・部屋に香りをまく

チーム観葉植物の気持
ちAPI・二酸化炭素センサー
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※太字はコア機能

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結論

各チームの機能を使うことでスマートハウスが実現できる

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よかった点

解散せずに、発表をしたこと

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参考

睡眠サポートアプリ

タニタの睡眠計

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17

ご清聴ありがとうございましたCopyright © 2017 Advanced IT Consortium to Evaluate, Apply and Drive All Rights Reserved.

18別紙：朝日ino

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携帯電話
（起床時間の確認・設定）

NTPサーバー（現在時刻取得）

Arduino(ESP32)（朝日ｉｎｏ）

AWSクラウド（統計、携帯接続、他ＣＰＵ接続 等）

LCD(16文字2行）（現在時刻、起床時刻の表示）

サーボモーター（朝焼けの再現）

フルカラーLED（朝焼けの再現）

RaspberryPi 等
シフトレジスタ（シリアル⇒パラレルでＬＥＤ制御ポート数削減）

LED（高輝度白色）（目覚めの大光量）

スイッチ（起きたら押す）
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neopixel（起床のおまけ）

動作の流れ（朝日ｉｎｏ）（朝日ｉｎｏ）

起床時刻

ＮＴＰサーバから時刻取得

フルカラーＬＥＤで朝焼け再現

起床時刻の設定

サーボモータで朝焼け再現LCDに、現在時刻、起床時刻の表示

高輝度白色ＬＥＤで太陽光再現

ＡＷＳからの受信確認＆受信

NeoPixel発光

受信メッセージ：起床時刻設定なら起床時刻設定実施

スイッチ押されたら停止
クラウドに起床時刻を連絡

受信メッセージ：起床時刻読出なら起床時刻読出実施し送信要求

ＡＷＳへの送信確認＆送信
現在時刻の更新＊緑は、デモ実施
黄色は、試作まで

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課題＆状況（朝日ｉｎｏ）
・複数のＬＥＤを動かす電力が、Ａｒｄｕｉｎｏが供給できる能力を超える⇒Ａｒｄｕｉｎｏ供給電力を使わず、ＰＩＮ出力がＯＦＦの時、ＬＥＤが点灯する回路とする。（外部電力で直接供給）●
・複数のＬＥＤを制御するためのデジタルＰＩＮが足らない。
⇒シフトレジスタを用いて、シリアルデータを入力し、パラレル出力し、複数のＬＥＤを制御する。●
・Ａｒｄｕｉｎｏは、シングルタスク。しかし、複数のタスクを実行したい。
⇒シングルスクに、複数のタスクをシーケンシャルに起動する。▲・EtherShield接続で、固定IP設定しても、NW接続不可⇒ESP32のWiFi接続で可能。●
・AWSとMTQQ接続する。
⇒トライするまでに至らず。✖
・携帯で、起床時刻の確認と設定⇒トライするまでに至らず。✖
・NTPサーバー接続し、現在時刻の取得⇒トライするまでに至らず。✖
・他のCPU（RaspberryPi3）との接続⇒トライするまでに至らず。✖

●：実施済み、 ▲：部分的に実施、 ✖：実施まで至らず
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3/7

結果（朝日ｉｎｏ）

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Ｎｏ．

機能単独動作

結合動作

記事

１

サーボモーター済

回転角度は狭いものは安価。改造可らしい。

２

フルカラーＬＥＤ済

３

高輝度白色LED済４

NeoPixelLED

済

５スイッチ済

６LCD済

７

起床時刻チェック

済８

シフトレジスタ

未

９Wi-Fi済

１０

NTP接続未１１AWS接続

未１２

携帯接続

未１３

他CPU接続

未何処までつなげて動くか？
当日に実演！

こんな値段40円／１個で！
ＬＥＤも色々あり選択に苦労。
たった３本の接続で！

既存のライブラリにありました。
出力ポートの増設ならこれか！
。。。

当初の構想の全面的な実現はできなかったが、ある程度のＡｒｄｕｉｎｏの回路やプログラムの設計の仕方がわかった。
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使用部材（朝日ｉｎｏ）
名称

No.

5/7

機能概算(円)

購入場所

デモの時

CPU

2940

秋月

使用

CPU+WiFi

1480

秋月

1

Ａｒｄｕｉｎｏ Ｕｎｏ Ｒｅｖ３

2

ESP32-DevKitC

3

LCD（16×2行 白抜き） [SD1602VBWB-XA-G-G]

表示

800

秋月

4

SG-90サーボ

回転400

秋月

5

ﾌﾙｶﾗｰLED[PL9823-F8]

光る

40

秋月

6スイッチ操作

10～

千石

7

高輝度白色LED[OSWX4EZ2C1P]

光る

300/10個

秋月

8NeoPixel(16連) *店舗のみ

光る

1480

ピカリ館

9

シフトレジスタ[SN74HC595N]

ｼﾘｱﾙ⇒ﾊﾟﾗﾚﾙ

40

秋月

10１μFセラミックコンデンサー

595用

20

秋月

11

ｻﾝﾊﾔﾄ SAD-101 ﾆｭｰﾌﾞﾚｯﾄﾞﾎﾞｰﾄﾞ （６連結ﾋﾟﾝ）

配線

504

千石地下

12

抵抗

色々

13

半固定抵抗１０ｋΩ[3386T-EY5-103TR]

1415

記事

使用

使用
使用

秋月

使用

LCD輝度調整

50

秋月

使用

ﾌﾞﾚｯﾄﾞﾎﾞｰﾄﾞ(5pin)

配線

200

秋月

使用

ｼﾞｬﾝﾊﾟｰ

配線

200～

秋月

使用

12連は、ｽｲｯﾁｻｲｴﾝｽ16
秋月電子通商（店舗＋通販）
スイッチサイエンス（通販）
千石電商（店舗＋通販）
akiba LED ピカリ館（店舗＋通販）＊記載内容は、当時のもの。

http://akizukidenshi.com/catalog/default.aspx
https://www.switch-science.com/
www.sengoku.co.jp/
http://www.akiba-led.jp/

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配線（朝日ｉｎｏ）
接続先

POW?
IOREF
RESET

抵抗、LCD#13、NP-5V

ｽｲｯﾁ、抵抗

3.3V
5V
GND
GND
Vin
A0
A1
A2
A3
A4
A5USB

Arduino
UNO

6/7

接続先

SCL
SDA
AREF
GND
131211
1098R3765432
10ｽｲｯﾁ、LCD#10,NP-GND

LCD#11
LCD#9

NP-Din
LCD#4
LCD#3
LCD#2
LCD#1

＊LCDﾋﾟﾝは、左から#1～#16、より詳細は、Prototyping Labの書籍参照。他配線要。
＊NPは、NeoPixel。
＊抵抗は、スイッチ用。
＊ESP32化では、電源電圧差分、PIN番号再割り振りなどを考慮し対応する必要あり
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プログラム構造（朝日ｉｎｏ） 7/7
プログラム方針
Arduinoのメイン関数（loop）は、その名のとおり、高速でループしている。
下記の方針で、プログラム作成を行った。
・メインルーチンは、極力シンプルな構成とする。
⇒大きな処理は、関数化する。
・メインルーチンは、状態番号を更新する事で、処理を変更する。（switch)
・常時走行ルートの処理は、極力軽くする。
参照資料
・Prototyping Lab 2版（書籍）・http://Arduino.cc/en/reference/HomePage/ （英語）
http://www.musashinodenpa.com/Arduino/ref/ （日本語）使用ライブラリ#include <Time.h>、#include <TimeLib.h>、#include <TimeAlarms.h>、#include <LiquidCrystal.h>、#include <Adafruit_NeoPixel.h>

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