Arduino Nanoで作るスマートな動体検知水鉄砲

必要な部品と材料

部品	数量	備考
Arduino Nano R3	1
PIR動体センサー（汎用）	1
ハーフサイズ ブレッドボード	1	半田不要
汎用NPNトランジスタ	1	2N3904を使用
抵抗 330Ω	1	厳密でなくても可、近い値でも動作

必要な工具と機器

• レーザーカッター（汎用）

プロジェクト概要

このプロジェクトは、Tinkernut氏の「Arduino Motion Detecting Squirt Gun」に触発されて制作されました。オリジナルでは「Raid Auto Trigger」という製品を使用していましたが、中国では入手困難だったため、Taobaoで類似品（約78.80元）を見つけ購入しました。この製品は内部改造不要で、プッシュボタンをブレッドボード/Arduino対応にするだけでハック可能でした。

ワークショップ向けに作成したため、スライド資料や大きなテキストが含まれています。

ステップ1: 水鉄砲のハック

水鉄砲のプッシュボタン部分を分解し、外部から制御できるように配線を引き出します。内部のスイッチ機構をバイパスし、トランジスタで制御できるよう端子を露出させます。複数の写真で分解手順を確認できます。

ステップ2: Arduinoとのインターフェース

PIRセンサーのテスト

まずArduino NanoでPIRモーションセンサーを単体テストします。以下のコードをアップロードし、シリアルモニターで動作を確認します。

/* PIRセンサー */
int calibrationTime = 10; // センサーのキャリブレーション時間（データシートによると10-60秒）
int outputPin = 2; // LED用出力ピン
int inputPin = 4; // PIRセンサー入力ピン
int pirState = LOW; // 初期状態：動きなし
int val = 0; // ピン状態読み取り用変数

void setup() {
  pinMode(outputPin, OUTPUT);
  pinMode(inputPin, INPUT);
  digitalWrite(outputPin, LOW); // 起動時の誤作動防止
  Serial.begin(9600);
  // センサーのキャリブレーション待機
  Serial.print("calibrating sensor ");
  for(int i = 0; i < calibrationTime; i++) {
    Serial.print(".");
    delay(1000);
  }
  Serial.println(" done");
  Serial.println("SENSOR ACTIVE");
  delay(50);
}

void loop() {
  val = digitalRead(inputPin);
  if (val == HIGH) {
    digitalWrite(outputPin, HIGH);
    if (pirState == LOW) {
      Serial.println("Motion detected!");
      pirState = HIGH;
    }
  } else {
    digitalWrite(outputPin, LOW);
    if (pirState == HIGH) {
      Serial.println("Motion ended!");
      pirState = LOW;
    }
  }
}

トランジスタと水鉄砲の接続

シリアルモニターでセンサーが正常に動作することを確認したら、水鉄砲を接続します。トランジスタ（2N3904）と抵抗（330Ω）を以下のように配線します：

• トランジスタのベースを抵抗経由でArduinoの出力ピン（D2）に接続
• コレクタを水鉄砲のスイッチ端子の一方に
• エミッタをGNDに
• 水鉄砲のもう一方の端子を電源（5V等）に接続

これで動体検知水鉄砲の完成です。ワークショップ用にレーザーカッターで木製ケースを作成しましたが、3Dプリンターでも代用可能です。

注意点

コードにはセンサーのキャリブレーション用に10秒の遅延を入れています。起動直後はセンサーが安定するまで待機してください。

完成写真

ケースに収めた完成品の写真です。動体を検知すると自動で水を発射します。