Arduino Yunとシャーププラズマクラスター連携 スマート空気清浄機システム
必要な部品と材料
| 部品 | 数量 | 備考 |
|---|---|---|
| Arduino Yun | 1 | Linux搭載、Wi-Fi/Ethernet内蔵 |
| シャープ プラズマクラスター空気清浄機 | 1 | 制御対象機器 |
| GP2Y1010AU0F コンパクト光学式ダストセンサー | 1 | シャープ製 |
| リレーモジュール | 1 | 空気清浄機電源制御用 |
| ブレッドボード | 1 | |
| 電解コンデンサ 220µF | 1 | ダストセンサー電源安定化用 |
| 抵抗 150Ω | 1 | ダストセンサーLED駆動用 |
| ACケーブル 1m | 1 | リレー接続用 |
| オス-オス ジャンパーワイヤー | 1式 | |
| オス-メス ジャンパーワイヤー | 1式 | |
| ターミナルブロック | 1 | |
| ハンダ線 | 1巻 |
必要な工具
- マルチメーター
- ハンダゴテ
- ワイヤーストリッパー
使用するアプリとオンラインサービス
- Amazon Web Services (AWS) IoT
- Arduino IDE
- ターミナル(SSHクライアント等)
- Mosquitto MQTT ブローカー/クライアント
プロジェクト概要
室内の粉塵濃度を検知し、閾値を超えた場合のみ空気清浄機を自動運転するIoTシステムです。従来の「常時運転」から「必要な時だけ運転」へ切り替えることで大幅な省電力化を実現。動作状況は世界中どこからでもMQTTクライアント経由でリアルタイム監視可能です。
EPA(米国環境保護庁)によると、室内空気は屋外の2-5倍汚染されているとされ、目のかゆみ、くしゃみ、頭痛から重篤なアレルギー・喘息の原因となります。本システムでこの問題に対処します。
Step 1: 部品調達と動作確認

全部品を個別にテストし、正常動作を確認。
- GP2Y1010AU0F ダストセンサー:Cyrille Médard de Chardon & Christophe Trefois氏のチュートリアルを参照(配線・コードともに網羅的)
- リレーモジュール:シンプルなON/OFFトグルで動作確認
Step 2: コーディングとAWS IoT連携
AWS IoTを介してセンサーデータをMQTT対応デバイス(ノートPC等)へリアルタイム配信。AWS CLI IoTのビデオチュートリアルも作成(ベータ版時点の内容)。
Step 3: 配線




Step 4: 動作結果


ソースコード構成
GitHubリポジトリ:Simple-and-Smart-Air-Purifier-System
メインスケッチ (Simple-and-Smart-Air-Purifier-System.ino)
/* Source Code for Simple and Smart Air Purifier System
Written by Aaron Kow
Licence: MIT Licence */
#include "iot_config.h"
#include "dust_config.h"
aws_iot_setup aws_iot;
dust_setup dust_sensor;
int measurePin = 4;
int ledPower = 12;
int relayPin = 13;
float result;
void setup() {
pinMode(ledPower, OUTPUT);
pinMode(relayPin, OUTPUT);
aws_iot.config();
}
void loop() {
// ダスト密度取得
result = dust_sensor.init(measurePin, ledPower);
// AWS IoT MQTTでリアルタイム送信
aws_iot.data(result);
// 閾値 0.25 mg/m3 でリレー制御
if (result > 0.25) {
digitalWrite(relayPin, HIGH); // 空気清浄機ON
} else {
digitalWrite(relayPin, LOW); // OFF
}
delay(1000);
}
IoT設定 (iot_config.h / iot_config.cpp)
AWS IoT MQTTクライアントの初期化、接続、購読、公開をカプセル化。証明書・秘密鍵・ルートCAは aws_iot_config.h で指定。
ダストセンサー設定 (dust_config.h / dust_config.cpp)
GP2Y1010AU0Fの駆動タイミング(サンプリング280µs、デルタ40µs、スリープ9680µs)と、出力電圧から粉塵濃度(mg/m³)への変換式 dustDensity = 0.17 * calcVoltage - 0.1 を実装。
AWS IoT設定 (aws_iot_config.h)
エンドポイント、ポート、クライアントID、シング名、証明書ファイル名等を定義。./certs/ ディレクトリに証明書ファイルを配置して使用。
今後の改善予定
- Node.jsベースのリアルタイム監視ダッシュボードアプリ開発
- 更なるIoT機能拡張
結論
IoTの可能性は広大です。AWS IoTは設定が簡単で、全通信が暗号化されるためセキュア。今後も発展させていきます。
回路図

製造プロセス
- 空気清浄機:設計、歴史、将来のトレンド
- スマートホーム連携向けマルチポジション温度センサーシステム
- スマート室内空気品質・廃棄物監視システム:Raspberry Pi/Arduino/NodeMCUでIOTA Tangle連携
- MotionSense: ArduinoとESP8266で作るスマート侵入検知システム
- 3Dプリンター火災予防:スマートセンサーセーフティシステム
- CoroFenceサーマルディテクター:Grid-EYE & PIRセンサー搭載IoT体温監視
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