電子工作３７ – しゃべる機能付き集電型赤外線ＬＥＤセンサライトの製作
概要
今回は上記電子工作３５と３６のまとめとして赤外線センサに反応してLEDランプが点灯する外に、予め録音した音声が再生するような回路を製作した。電池で動作させるため省電型の電子工作３５のNaPiOn AMN3111１センサと外付け型ボイスレコーダモジュールを使い、それらをI/Oポートの多い16F628Aで制御した。２０秒間の録音・再生が出来るので差し当たって外出時に持参すべき物を自動的に教えてくれるような目的に使ってみたい。“財布、部屋のカギ、薬 ・・・ 持ったか、ジイサン”といった具合に。
実験ボード： 沢山のスイッチ（ＳＷ１-6）が見える ボイスレコーダモジュール： まずまずの音質
回路
下に示す回路図のように１６Ｆ６２８ＡのＲＢ０からＲＢ７までの全８ポートの内ＲＢ１以外の７ポートを使っている。
以下の４つのスイッチ設定で動作条件を任意に選択できる。
|
スイッチ |
L (GND) の位置 |
H (Vdd) の位置 |
|
SW1 |
Instantly人体の検知をすぐに行う |
X-sec wait しばらくセンサの前に居ないと検知しない |
|
SW2 |
LEDランプが１０秒間点灯する |
LEDランプが３０秒間点灯する |
|
SW3 |
LEDランプのみ点灯する |
LEDランプが点灯し音声も発生する |
|
SW4 |
（ＣｄＳ接続）夜（暗い時）だけ動作する |
昼も夜も動作する |
NaPiOnセンサからの出力はポートＲＢ７より入り割込み信号となる。割込が発生するとプログラムが動き始め、ＬＥＤランプはポートＲＢ０からの出力を“Ｈ”にして点灯させる。またポートＲＢ２からの出力を０．５秒間“Ｈ”にしてＰｈｏｔｏ ｒｅｌａｙをＯＮにしボイスレコーダの起動スイッチを導通させて音声を再生させる。ＳＷ５は通常Ｃｌｏsedで、音声をボイスレコーダに録音する時だけＯｐｅｎにする。ＳＷ６は音声だけ再生しＬＥＤランプを消したい場合にＯｐｅｎにする。なおボイスレコーダはVOICE-REC-M20 （CoCoNet液晶工房で￥９００で入手）というもので、内臓のボタン電池３個４．５Ｖで２０秒間録音・再生できる。音質、音のレベルとも今回の目的には十分であった。 省電流のためＲＢ７につながれているＬＥＤ（赤）（センサの出力を示す表示灯）は除いても良い。電池駆動で問題になる消費電流は電源４．５Ｖで以下の様であった。
待機時（Ｓｌｅep時）： ０．１８−０．３０ｍＡ （電池駆動で十分長持ちする電流消費レベル−電子工作３５参照）
ボイスレコーダ動作時： ４．５ｍＡ
ボイスレコーダ＋ＬＥＤランプ動作時： １５−１６ｍＡ
ＣｄＳ明暗センサに接続しているＳＷ４についてちょっと説明。上表のようにＳＷ４のH (Vdd) の位置でＲＢ３には常に“Ｈ”が入力される。一方、ＳＷ４がＣｄＳ側のＬ（ＧＮＤ）の位置では明るい時はＲＢ３には低い電圧がかかり“Ｌ”（実測で約１Ｖ以下）と見なされ、暗くなるにつれて電圧が上がり“Ｈ”（約１Ｖ以上）と見なされるようになる。このレベルはＶＲ＝２０Ｋで多少調整できる。これによって暗い時だけ動作するようにすることができる。
プログラム
プログラムの作成に役立つのでフローチャートを作成した。センサから割込が入ると初期設定の下のＲｅａｃｔＭｏｄｅ＝０？より流れが始まる。“Ｎ”と“Ｙ”に分岐する項目は４つのスイッチに対応し、“Ｈ”（Ｖｄｄ）と“Ｌ”（ＧＮＤ）のいずれかに選択される。そしてそれらはプログラムの初期設定でＲＢ６、ＲＢ５，ＲＢ４，ＲＢ３の各ポートに割り当てられている。HexプログラムをＰＩＣに焼き込む際にConfigurations: （ＢＯＤEN−Ｄｉｓａｂleなど）を正しく設定しないとプログラムは動かないので注意。
'********************** プログラミング備忘録 ******************************
'LampSound2.bas 16F628A 2009.7.27 This program worked!!
‘プログラム中で太字で表わされている部分は“割込み”と“省電流待機”を設定する最重要部分である
'******* Pin connection *******
'Pin 14: Vdd (battery 4.5-6V)
'Pin 5: GND
'Pin 4: input - MCLR (Reset) connected to Vdd via 10K and to GND via Reset SW
'Pin 13 (RB7): input - connected to Sensor, GND via 33K and LED & 2K to GND
'Pin 12 (RB6): input - connected to SW1 for reaction mode selection
'Pin 11 (RB5): input - connected to SW2 for lightup time selection
'Pin 10 (RB4): input - connected to SW3 for LED-lamp Speak mode selection
'Pin 9 (RB3): input - connected to SW4 for Day&night & Night only mode selection
'Pin 8 (RB2): output - connected to Photo relay's LED to turn on Voice Recorder
'Pin 6 (RB0): output - connected to LED lamp via R=47
'****** Program ******
SensIn var PORTB.7 ‘７つのＲＢポートへの割り当て
ReactMode var PORTB.6
LightupTime var PORTB.5
LampOrSpeak var PORTB.4
DayOrNight var PORTB.3
SoundBdPWON var PORTB.2
LEDLampON var PORTB.0
T var Byte 'Lightup Time in sec
AddH var Byte 'H level counter
CMCON=7 'Comparator OFF
TRISB=%11111000
OPTION_REG.7=1 'No weak pull-up
INTCON.7=1 'Enable the use of interrupt
INTCON.3=1 'Enable the port input-level change interrupt
Startloop:
LEDLampON=0
AddH=0
T=0
SoundBdPWON=0
LEDLampON=0
INTCON.0=0 'Clear GPIF
@Sleep 'Have good sleep! - This is a key command
INTCON.0=0 'Clear GPIF
'******** Main routine ********
If ReactMode=0 Then LightupInstant '0->Instantly これ以下が割込み後のメインルーチン − SW1を読込む
Goto LightupWait '7/10 times check
LightupWait: ‘これ以下が１０回センサ入力を０．５秒毎にチェックし“Ｈ”の数が７またはそれ以上なら次に進むルーチン
AddH=0 'AddH = No. of 'H' pulse detected in reading SensIn
If SensIn=1 Then 'Read SensIn
AddH=AddH+1
Endif
Pause 500 '0.5 sec
If SensIn=1 Then
AddH=AddH+1
Endif
Pause 500 '0.5 sec
If SensIn=1 Then
AddH=AddH+1
Endif
Pause 500 '0.5 sec
If SensIn=1 Then
AddH=AddH+1
Endif
Pause 500 '0.5 sec
If SensIn=1 Then
AddH=AddH+1
Endif
Pause 500 '0.5 sec
If SensIn=1 Then
AddH=AddH+1
Endif
Pause 500 '0.5 sec
If SensIn=1 Then
AddH=AddH+1
Endif
Pause 500 '0.5 sec
If SensIn=1 Then
AddH=AddH+1
Endif
Pause 500 '0.5 sec
If SensIn=1 Then
AddH=AddH+1
Endif
Pause 500 '0.5 sec
If SensIn=1 Then
AddH=AddH+1
Endif
Pause 500 '0.5 sec
If AddH >= 7 Then '7 times out of 10 （x/10 timesでxを大きくすると人体を検知し難くなる）
Goto LightupInstant
Endif
Goto Startloop
LightupInstant:
If LightupTime=0 Then ‘ＳＷ２を読込む
T=10 '10 sec
Else
T=30 '30 sec
Endif
If LampOrSpeak=1 Then DayOrNight0 ‘ＳＷ３を読込む
Goto DayOrNight1
DayOrNight0:
If DayOrNight=1 Then SoundBdLEDLamp ‘ＳＷ４を読込む
Ｇoto Startloop
DayOrNight1:
If DayOrNight=1 Then LEDLampONR ‘ＳＷ４を読込む
Ｇoto Startloop
SoundBdLEDLamp:
High SoundBdPWON
Pause 500 'Turn ON Voice Recorder’s Replay SW for 0.5 sec ボイスレコーダの再生スイッチを０．５秒間押し音声を再生させる
Ｌow SoundBdPWON
High LEDLampON 'Turn ON LED Ｌａｍｐ for 25 sec ＬＥＤランプを２５秒間点灯させる
Pause 25000 '25 sec
Ｇoto Startloop
LEDLampONR:
If T=10 Then ‘Turn ON LED Lamp for 10 sec
High LEDLampON
Pause 10000 '10 sec
Goto Startloop
Else
High LEDLampON ‘Turn ON LED Lamp for 30 sec
Pause 30000 '30 sec
Goto Startloop
endif
Ｅnd
'********** ここまでがプログラム ***************
'Note:
'AKI Programmer's configurations:
'FOSC - INTOSC(GP4:I/O); WDTE - Disable; PWRTE - Enable
'MCLR - MCLRpin ; BODEN - Diable; CP - Disable; CDP - Disable.
結論・余談
１） 実験ボード上では思惑通りに動作することが確認された。待機時の電流消費も小さく電池で十分いける。ただボイスレコーダモジュールのボタン電池の電流消費はまだ不明。
２） 今回かかった費用はセンサとボイスレコーダモジュールを含め２千円ほど。
３） ボイスレコーダモジュールには別に１０秒間録音・再生タイプがあり２９０円と安価。
４） 最初、音声ボード（ＫＯ１−Ａ,、写真の左手の部分）を入手（１０００円）、組立、マニアル通りに録音してみたら音が低すぎ良く聞こえない。そこで手元のオーデオアンプ３８６Ｄを加えて音声レベルを上げてみたがノイズがひどくとても実用にならなかった。ただし、過去に電子工作２７の実験で同じ音声ＩＣを使った時かなりの良い音質が得られた経験がある。回路が複雑になるので今回は市販のこのボイスレコーダモジュールを使った。
