Arduino制御紫外線除菌器作成

こんにちは、くろべこです。

今回は紫外線除菌器の完成編になります。

前回は机上でブレッドボードを使用したデバックを行いました。そのプログラム/電気回路から一部変更になりましたので変更点も含めて解説をしていきたいと思います。

前回の紫外線除菌器の構想編に引き続きまして、今回はArduinoのプログラミングとブレッドボード上にテスト環境を構築してデバックしてみたいと思います。紫外線ランプについては青色LEDで代用しています。記事の最後には実際のテスト動画も載せてありますのでご覧ください。

紫外線除菌器電気回路(前回から一部変更)
紫外線除菌器制御Arduinoプログラム
紫外線除菌器の筐体加工
紫外線除菌器配線
プログラム書き込みと動作確認
追加予定

紫外線除菌器電気回路(前回から一部変更)

■変更点

紫外線ランプON/OFFリレーを2個⇒1個
メインスイッチ追加
pin配変更

紫外線除菌器制御Arduinoプログラム

次はArduinoプログラムですね。基本的にはデバック時のプログラムからほとんど変えていません。大きく変わったところは、デバック時は紫外線ランプの代わりに青色LEDを使用していましたが、本番のコードからは削除しています。他はこまごまとしたpin配の調整などですね。

#include <Arduino.h>
#include <TM1637Display.h>

// digitalPin定義
#define Relay1  2
#define SW      4
#define offLED  5
#define onLED   6
#define mainSW  8
#define buzzer  9
#define CLK     11
#define DIO     10
// digitalPin定義
#define Dsensor 1
#define volume  3
//閾値定義
#define door    300

static uint32_t analog=0;//volume読み取り値
bool mSW=1;//メインスイッチ　ON:0,OFF:1
bool sw=1;//起動スイッチ　ON:0,OFF:1
bool flag=0;//起動スイッチ検知フラグ
uint8_t state=0;//メインループ条件分岐
uint32_t cnt1, cnt2;//タイマー設定用
uint32_t cnt3, cnt4;//カウントダウン用
static uint16_t sense;//ドア検知センサ読み取り値

TM1637Display display(CLK, DIO);

void setup()
{
  pinMode(SW, INPUT);
  pinMode(mainSW, INPUT);
  pinMode(Relay1, OUTPUT);
  pinMode(offLED, OUTPUT);
  pinMode(onLED, OUTPUT);
  pinMode(buzzer, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  display.clear();
}

//紫外線照射時間設定関数
void analogConfig(){
  analog=0;
  for(int i=0;i<100;i++){
    analog+=analogRead(volume);
  }
  analog/=100;
  analog=map(analog,0,1023,0,600);
  display.showNumberDec(analog, false);
  display.setBrightness(1, true); // Turn on
}

//起動スイッチ読み取り関数
void swRead(){
  sw=digitalRead(SW);
  if(sw>0){
    flag=0;
    cnt1=millis();
  }else if(sw<1){
    flag=1;  
  }
  //sw長押しカウント
  if(flag>0){
    cnt2=millis()-cnt1;
    Serial.println(cnt2);
    Serial.println(sense);
    if(sense>door){
      cnt1=millis();
    }
  }
  if(cnt2>3000){
    Serial.println("カウントアップ");
    cnt2=0;
    state=1;
  }
}

/*
 * 状態スイッチ関数
 * 1:UVC照射停止
 * 2:UVC照射中
 * 3:照射終了報知
 */
void ledState(uint8_t led){
   bool ledFlag=0;
   bool loopFlag=1;
   uint32_t cnt=0;
   uint8_t  t=0;
  
  switch(led){
    case 1:
      digitalWrite(offLED, HIGH);
      digitalWrite(onLED, LOW);
    break;
    case 2:
      digitalWrite(offLED, LOW);
      digitalWrite(onLED, HIGH);
    break;
    case 3:
      cnt=millis();
 
      while(loopFlag){
        if(ledFlag>0){
          digitalWrite(onLED, HIGH);
          digitalWrite(offLED, LOW);
          tone(buzzer, 3000, 50);
          if((millis()-cnt)>500){
            ledFlag=0;
            cnt=millis();
            t++;
          }
        }else{
          digitalWrite(onLED, LOW);
          digitalWrite(offLED, HIGH);
          tone(buzzer, 0, 500);
          if((millis()-cnt)>500){
            ledFlag=1;
            cnt=millis();
            t++;
          }
        }
        if(t>10){
          loopFlag=0;
          t=0;
        }
      }
      break;     
  }
}

//紫外線照射時間カウントダウン
void countDown(){
  cnt4=millis()-cnt3;
  if(cnt4>1000){
    analog--;
    display.showNumberDec(analog, false);
    display.setBrightness(1, true); // Turn on
    cnt3=millis();
  }
  if(analog<1|sense>door){
    state=3;
  }
}

//メインループ
void loop()
{ 
  //メインスイッチ常時監視
  mSW=digitalRead(mainSW);
  while(mSW){
    digitalWrite(offLED, LOW);
    digitalWrite(onLED, LOW);
    digitalWrite(buzzer, LOW);
    display.clear();
    display.setBrightness(1, false); // Turn off
    mSW=digitalRead(mainSW);
  }
  
  //扉開閉常時監視
  sense=analogRead(Dsensor);
  
  switch(state){
  case 0://タイマー設定(待機)
    ledState(1);
    analogConfig();
    swRead();
    Serial.println("STATE①");
  break;
  case 1://UVCランプ照射(LED状態：緑)
    digitalWrite(Relay1, HIGH);
    ledState(2);
    cnt3=millis();
    state=2;
    Serial.println("STATE②");
  break;
  case 2://タイマー減算カウント
    countDown();
    Serial.println("STATE③");
  break;
  case 3://カウントアップ(UVC照射停止)
    digitalWrite(Relay1, LOW);
    state=4;
    Serial.println("STATE④");
  break;
  case 4://照射停止報知(3secブザー, LED点滅)
    ledState(3);
    state=5;
  break;
  case 5://LED状態:赤
    ledState(1);
    state=0;
  break;
  }
}

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#include <Arduino.h>

#include <TM1637Display.h>

// digitalPin定義

#define Relay1 2

#define SW 4

#define offLED 5

#define onLED 6

#define mainSW 8

#define buzzer 9

#define CLK 11

#define DIO 10

// digitalPin定義

#define Dsensor 1

#define volume 3

//閾値定義

#define door 300

static uint32_t analog=0;//volume読み取り値

bool mSW=1;//メインスイッチ　ON:0,OFF:1

bool sw=1;//起動スイッチ　ON:0,OFF:1

bool flag=0;//起動スイッチ検知フラグ

uint8_t state=0;//メインループ条件分岐

uint32_t cnt1, cnt2;//タイマー設定用

uint32_t cnt3, cnt4;//カウントダウン用

static uint16_t sense;//ドア検知センサ読み取り値

TM1637Display display(CLK, DIO);

void setup()

{

pinMode(SW, INPUT);

pinMode(mainSW, INPUT);

pinMode(Relay1, OUTPUT);

pinMode(offLED, OUTPUT);

pinMode(onLED, OUTPUT);

pinMode(buzzer, OUTPUT);

Serial.begin(9600);

display.clear();

}

//紫外線照射時間設定関数

void analogConfig(){

analog=0;

for(int i=0;i<100;i++){

analog+=analogRead(volume);

}

analog/=100;

analog=map(analog,0,1023,0,600);

display.showNumberDec(analog, false);

display.setBrightness(1, true); // Turn on

}

//起動スイッチ読み取り関数

void swRead(){

sw=digitalRead(SW);

if(sw>0){

flag=0;

cnt1=millis();

}else if(sw<1){

flag=1;

}

//sw長押しカウント

if(flag>0){

cnt2=millis()-cnt1;

Serial.println(cnt2);

Serial.println(sense);

if(sense>door){

cnt1=millis();

}

if(cnt2>3000){

Serial.println("カウントアップ");

cnt2=0;

state=1;

}

* 状態スイッチ関数

* 1:UVC照射停止

* 2:UVC照射中

* 3:照射終了報知

void ledState(uint8_t led){

bool ledFlag=0;

bool loopFlag=1;

uint32_t cnt=0;

uint8_t t=0;

switch(led){

case 1:

digitalWrite(offLED, HIGH);

digitalWrite(onLED, LOW);

break;

case 2:

digitalWrite(offLED, LOW);

digitalWrite(onLED, HIGH);

break;

case 3:

cnt=millis();

while(loopFlag){

if(ledFlag>0){

digitalWrite(onLED, HIGH);

digitalWrite(offLED, LOW);

tone(buzzer, 3000, 50);

if((millis()-cnt)>500){

ledFlag=0;

cnt=millis();

t++;

}

}else{

digitalWrite(onLED, LOW);

digitalWrite(offLED, HIGH);

tone(buzzer, 0, 500);

if((millis()-cnt)>500){

ledFlag=1;

cnt=millis();

t++;

}

if(t>10){

loopFlag=0;

t=0;

}

break;

}

//紫外線照射時間カウントダウン

void countDown(){

cnt4=millis()-cnt3;

if(cnt4>1000){

analog--;

display.showNumberDec(analog, false);

display.setBrightness(1, true); // Turn on

cnt3=millis();

}

if(analog<1|sense>door){

state=3;

}

//メインループ

void loop()

{

//メインスイッチ常時監視

mSW=digitalRead(mainSW);

while(mSW){

digitalWrite(offLED, LOW);

digitalWrite(onLED, LOW);

digitalWrite(buzzer, LOW);

display.clear();

display.setBrightness(1, false); // Turn off

mSW=digitalRead(mainSW);

}

//扉開閉常時監視

sense=analogRead(Dsensor);

switch(state){

case 0://タイマー設定(待機)

ledState(1);

analogConfig();

swRead();

Serial.println("STATE①");

break;

case 1://UVCランプ照射(LED状態：緑)

digitalWrite(Relay1, HIGH);

ledState(2);

cnt3=millis();

state=2;

Serial.println("STATE②");

break;

case 2://タイマー減算カウント

countDown();

Serial.println("STATE③");

break;

case 3://カウントアップ(UVC照射停止)

digitalWrite(Relay1, LOW);

state=4;

Serial.println("STATE④");

break;

case 4://照射停止報知(3secブザー, LED点滅)

ledState(3);

state=5;

break;

case 5://LED状態:赤

ledState(1);

state=0;

break;

}

ここまでが、前回からの変更点になります。次項からは実際の製作編という事で電子回路と紫外線ランプを収める箱を加工していきますね。

紫外線除菌器の筐体加工

紫外線ランプと電子回路を収める筐体は身近で購入できるようにホームセンターで購入できるようなものを選定しました。同じようなものなら何でもいいのですが、私はカインズホームで購入できる【スタックボックス　キャリコ(S)　シンプルホワイト】を選定しました。これがちょうどいいサイズで、今回使用する６Wの紫外線ランプを収めるにはぴったりのサイズなんですね。