IoT対応 入店制限ショップドアアシスタント V3：スマート入退場管理

必要な部品と用品

Arduino MKR WiFi 1010（3.3V動作）	×1
5V 2.5A スイッチング電源	×1
5mm 赤色LED	×2
5mm 黄色LED	×2
5mm 緑色LED	×2
HC-SR04 超音波センサー	×2
パワーMOSFET Nチャネル	×1
330Ω 抵抗	×6

アプリとオンラインサービス

• Arduino Web Editor
• Arduino IoT Cloud
• MIT App Inventor 2

プロジェクトについて

概要

新型コロナウイルス対策として、店舗への同時入店人数を制限しソーシャルディスタンスを確保するためのスマート入退場管理システムです。信号機方式で入店可否を表示し、Arduino IoT Cloudと連携して遠隔監視・設定変更が可能です。

開発の経緯

1. V1: 物理ボタンで人数上限を設定。安価だが店主が席を離れて操作必要。
2. V2: ESP8266をWebサーバー化し、ブラウザから上限変更可能に。改善されたがローカルネットワーク限定。
3. V3 (本版): Arduino MKR WiFi 1010 + Arduino IoT Cloud + MIT App Inventor製スマホアプリで、クラウド経由の遠隔監視・制御を実現。複数入口のデータ統合や履歴管理も可能。

ハードウェア構成

• 入口側・出口側 各1個のHC-SR04超音波センサーで人通過を検知（距離変化でカウント）。
• 信号機LED: 緑=入店可、黄=残りわずか、赤=満員（入店待ち）。MOSFETで大電流LED駆動対応。
• 電源: MKR WiFi 1010は3.3V動作だが超音波センサーは5V必要。ブレッドボード電源モジュールで5V/3.3V両方生成、または降圧コンバータ（TPS560430等）で基板化可能。
• 3.3Vロジックで5Vセンサー駆動: MKRのGPIO出力（3.3V）でもHC-SR04のTrig入力は問題なく動作。

ソフトウェア構成

Arduino側 (Arduino IoT Cloud)

• Arduino IoT Cloudで「Thing」を作成し、変数を定義：
  • customerCount (int, Read/Write) - 現在店内人数
  • customerLimit (int, Read/Write) - 入店上限人数
  • entryDetected (bool, ReadOnly) - 入口センサー検知フラグ
  • exitDetected (bool, ReadOnly) - 出口センサー検知フラグ
• Wi-Fi認証情報を arduino_secrets.h に記述。
• 超音波センサー割り込み/ポーリングで通過検知 → カウント更新 → Cloud同期 → LED表示更新。

スマホアプリ側 (MIT App Inventor 2)

• Arduino IoT Cloud REST API (OAuth2) を使用してデバイス変数を読み書き。
• アプリ機能：
  • Cloud接続（Thing ID, Client ID, Client Secret 入力）
  • 現在人数/上限人数のリアルタイム表示（自動更新間隔設定可）
  • 上限人数の遠隔変更（スライダー/数値入力）
  • 履歴グラフ表示（将来拡張）
• .aia ファイルをインポートしてカスタマイズ可能。

セットアップ手順

1. 回路図通りにハードウェア配線。
2. Arduino IoT CloudでThing作成、Wi-Fi設定、スケッチアップロード、接続確認。
3. MIT App Inventorに .aia インポート、認証情報設定、APKビルド/インストール。

動作デモの流れ

1. アプリ起動 → Cloud接続 → データ同期（上限7人、現在0人 → 黄色LED）
2. 入口センサー検知 → カウント増加 → 緑LED点灯 → Cloud/アプリ反映
3. 出口センサー検知 → カウント減少
4. 7人入店で上限到達 → 赤LED点灯（入店制限）
5. アプリで上限を10人に増やす → 黄色LEDに戻り入店可能

応用・拡張アイデア

• 入口と出口が別経路: 2台のデバイスを同一Cloud Thingに接続し、センサー1個ずつで運用。
• 飲食店向け: 空席数・テーブルサイズを表示し、通りがかりの客に入店可否を通知。
• 学校・施設: クラス/グループごとの移動制御で接触機会を低減。

回路図

添付画像を参照。6個LED（各色2個直列）をMOSFETでスイッチング、超音波センサー×2を5V給電/3.3Vロジックで接続。MKR WiFi 1010のピン割り当てに注意。

コード

ArduinoスケッチとMIT App Inventorプロジェクトファイル（shopDoorAssistant2.aia）はダウンロードしてご利用ください。スケッチには ArduinoIoTCloud ライブラリ生成コードとセンサー処理ロジックが含まれます。