扉開閉検知システムの開発 -その1 準備、近接センサ選定-

2019年9月13日

E-kanのラボ主です。
先日、IoT関連の開発の一環として、扉の開閉検知を軽く作ってみたので、
それに関する事を少し記事にしてみようと思います。

ここのところ、アニメ記事ばかりでしたからね、
少しは技術記事を増やしていきましょう。

扉開閉検知の全体像

最終目標としては、
『デバイス側のセンサで扉の開閉を検知してネット経由でslackの特定チャンネルに通知する』
を想定しています。
この目標を実現するには、いくつもの工程や検討事項が必要です。
よって、いきなり全てを作っていくのは、分量が多くなってしまうので、
複数回に分けて少しずつ記事にしていこうと思います。

今回は、その中でも要となる近接センサについて、語ろうと思います…が、
実はこのセンサについてが一番、考えることが多いので、
センサ検知だけでも2〜3回に分けて考えていきます。

扉開閉検知センサの種類

さて、前項で近接センサと言う言葉をいきなり使ってしまいましたが、
扉の開閉を検知するにはどんな仕組みが必要でしょうか?

一番簡単なのは、部屋の電気を点けたり消したりするスイッチです。
これを接点スイッチとか物理スイッチとか言います。単にスイッチと言うとこれを指したりもします。
IoTとして使うのは、マイクロスイッチが代表的ですね。

他にも、超音波を使うセンサや赤外線を使うセンサ、
金属を検知するセンサなど様々なものがあります。
こう言ったものは、実際に扉に接触せずに検出するので、近接センサと呼ばれます。

本当は、それぞれのセンサの解説をしていきたいところですが、
それをすると文章量も、執筆時間も大変なことになるので、割愛します。
もし、機会があれば、別で解説しますね。

扉開閉検知センサの選定

さて、今回ですが、扉の開閉検知には、近接センサの1つであるフォトリフレクタ(反射型フォトセンサ)を使おうと思います。
簡単な選定理由理由ですが…
・マイクロスイッチのような物理センサは接触するので故障率が高くなる
(特に扉とかは勢い良く閉じられたりする可能性もあるので)
・マイクロスイッチは接触させるので、センサの設置位置調整が必要
・超音波センサはサイズが大きめ&値段も少し高め
・金属センサは値段が高め&物によっては制御が面倒。入手性も悪い。
・フォトリフレクタは小型で安価、検出距離も数ミリ〜十数ミリあるので、設置位置の調整が容易
となります。
実際に選定する時は、それぞれの検出距離や制御方法、単価などを表にして比較する必要がありますが、
今回はそこまでする必要も無いので、扱いやすいセンサでいきます。

フォトリフレクタ(反射型フォトセンサ)

さて、ここまででセンサの種類が決まりました。
ここで、今回扱うセンサ、フォトリフレクタの仕組みを簡単に説明します。
このセンサの中には光を出す素子(発光素子)と、光を受ける素子(受光素子)が組み込まれています。
受光素子は、光を受けていない時はOFF状態となっていて電流を流しませんが、
受光するとONとなって電流を流す特性があります。
この仕組みを利用して、障害物の検出を行います。

そして、今回利用するのは、
ROHM 反射型フォトセンサ(フォトリフレクタ) RPR-220
となります。
色々見ていると、LBR-127HLDの方が良く使われているみたいですが、
私が秋葉原に買いに行った時には見当たらなかったので、
適当に購入したRPR-220を使って作っていきます。
(実際にちゃんと物を作る時は、こんな適当じゃダメですよ!)

LBR-127HLDとRPR-220の違いも何処かで比較検証したいところですね。

データシート

一般的に電子素子を扱う時には、その素子の特性をしっかり調べる必要があります。
特性を知らずに扱うと、素子が異常過熱したり、破裂したりするので危険です。
実際、私も学生時代にはトランジスタを破裂させたりしましたし、
つい先日も、電源を入れたままデバイスにLEDを接続させて、LEDを破裂させてしまいました。
あれは少しビックリしました…手に持っている状態で破裂しましたからね…

と言う訳で、RPR-220のデータシートが こちら になります
さて、このデータシートをどう見て、どう活用するのか。
ここからが、電子工作&IoTの肝となる訳ですが…
キリが良いので、それは次回にしたいと思います。

今回のまとめ

今回は1回目と言うことで、
これから作ろうとしている物の説明や、センサについての説明で終わってしまいました。
デバイスや素子を扱う場合は、事前準備や知識が色々必要になるので大変ですね。
次回は、データシートの読み方を中心に説明していきます。
(もしかしたら、それだけで終わってしまうかも…)

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Posted by ラボ主