シス（ダース・ベイダー）風スマートホーム入館システムの構築

必要な部品と材料

部品	数量
Particle Photon	2
Arduino UNO	1
Adafruit Music Maker MP3シールド	1
Adafruit PIRモーションセンサー	1
LED（汎用）	2
抵抗 220Ω	2
ジャンパーワイヤー	1
スピーカー 3W, 4Ω	1
ブレッドボード（汎用）	2
USB Micro B壁面充電器	1
USB-A to Bケーブル	1
メスヘッダー 36ピン 1列 ロング（0.1インチ）	1

必要な工具と機械

• はんだごて（汎用）

使用するアプリとオンラインサービス

• Particle Cloud

プロジェクト概要

娘が大のスターウォーズファン（まだ映画は観ていないが）で、「インペリアル・マーチ（ダース・ベイダーのテーマ）」を流しながらダース・ベイダーコスチュームで部屋に入ってくるのが大好きです。そこで、自動的に帰宅を検知して、家に入る直前にインペリアル・マーチを再生するシステムを作ることにしました。

このプロジェクトは初心者向けのシンプルな構成です。私が興味深かったのは、クラウドへのPublish/Subscribeパターンを初めて使用したこと、そして異なるタイプのマイクロコントローラー（Particle PhotonとArduino）を1つのプロジェクトに統合したことです。Photonのクラウド接続の簡単さと、Arduino用の豊富なアドオンハードウェアを組み合わせることで、短期間でプロジェクトを完成させられました。

ステップ1: センサーユニットの組み立て

所要時間: 10分

パーツ: Photon、220Ω抵抗、LED、PIRモーションセンサー、ブレッドボード、オス-オスジャンパーワイヤー、USB Micro Bケーブル

手順:

1. LEDをPhotonに接続：Photonをブレッドボードに装着。抵抗をPhotonのGNDピンとブレッドボードの空き行に接続。LEDの長い足（アノード）をPhotonのデジタルピン（D0使用）に、短い足（カソード）を抵抗が接続された行に接続。LEDはオプションですが、PIRセンサー自体に検知表示がないため、センサー状態の表示用として役立ちます。
2. PIRセンサーをPhotonに接続：PIRセンサーをブレッドボードに装着（直角メスヘッダーピン使用で垂直固定推奨）。PIRのGNDをPhotonのGND、5VピンをPhotonのVin、信号ピンをPhotonのデジタルピン（D7使用）にジャンパーワイヤーで接続。
3. お使いのセンサーのデータシートで5V、GND、信号ピンの並びを確認してください。順序はメーカーにより異なります。私のPIRセンサーは5V動作ですが、信号ピンは3.3V動作なのでPhotonのデジタルピンに直接接続可能です。こちらもデータシートで確認してください。
4. PhotonのUSB Micro BコネクタからPCまたは壁面コンセントで給電。Particle IDEでセンサーコード（下記）を書き込みます。
5. センサー前で手を振るとLEDが点灯し、Particle Dashboardのログでイベント発行が確認できます。

ステップ2: トリガーユニットの組み立て

所要時間: 10分

パーツ: Photon、220Ω抵抗、LED、ブレッドボード、オス-メスジャンパーワイヤー

LEDと抵抗をステップ1と同様にPhotonに接続。こちらもイベント受信表示用として有用です。PhotonのVin、GND、デジタルピン（D7使用）にオス-メスジャンパーワイヤーを接続。デジタルピンはMusic MakerシールドのGPIOピンに接続して音楽再生をトリガーします。VinとGNDはArduinoからPhotonへ給電するために使用します。

Arduino接続前に、USBで給電してParticle IDEでトリガーコード（下記）を書き込みます。2台のデバイスがParticle IDEに接続されているため、正しいデバイスを選択して書き込んでください。

ステップ3: ArduinoとMusic Makerシールドの組み立て

所要時間: 20分

パーツ: Arduino Uno、Adafruit Music Makerシールド、Photon、220Ω抵抗、LED、ミニブレッドボード、ジャンパーワイヤー、USBケーブル

工具: はんだごて

Music Makerシールドにはヘッダーピンが付属しますが、はんだ付けが必要です。シールドをArduinoに接続するヘッダーピンに加え、PhotonからのGPIOと電源接続用にシールド上面にもメスヘッダーピンを追加しました（手元にメスヘッダーがなかったためオスヘッダーを使用）。

PhotonのデジタルピンからのジャンパーワイヤーをシールドのGPIOピン（ピン7使用）に、PhotonのVinをシールドの5Vピンに、GNDをシールドのGNDピンに接続します。

スピーカーをシールドの端子ブロックに接続（右スピーカー用と左スピーカー用があります。私は片方のみ接続 - 娘の壊れたおもちゃから回収した小型スピーカーを使用）。

Arduinoを開発機に接続し、Arduinoスケッチ（下記）をArduino IDEで書き込みます。

完成です。センサーの前を歩いて、音楽が鳴り始めるのを待ちましょう。

コードについて

前述の通り、これが私のPublish/Subscribeパターン初体験でした。Photonでは非常に簡単に実装できます。センサーコードでは、PIRセンサーの信号ピンがHIGHになるとLEDを点灯し、Particle Cloudにイベントを発行します。発行は1行で完了：

published = Particle.publish("motion-detected", NULL, 60, PRIVATE);

最初はプライベートにしていませんでしたが、他のユーザーも「motion」関連のイベントを発行しているため誤検知が多発しました。そこで、自分のデバイスからのイベントのみ購読するよう MY_DEVICES パラメータを追加：

Particle.subscribe("motion", soundAlarm, MY_DEVICES);

購読を自分のデバイスのみに限定するには、発行側もプライベートにする必要があります。

トリガーコードは、モーションイベント発生時にイベントハンドラ soundAlarm を呼び出すだけです。ハンドラはLEDを点灯し、Music MakerシールドのGPIOピンをHIGHにします。ArduinoスケッチはGPIOピンがHIGHになるのを検知し、60秒待機（車を駐車し、荷物を持って家に入る時間）した後、SDカードのMP3ファイルを再生します。

ステップ4: プロジェクトの導入

センサーユニットはガレージの棚に、車の駐車位置のすぐ隣に設置。トリガーユニットとArduino+Music Makerシールド+スピーカーはキッチンカウンターに設置（娘がいつもキッチンテーブルにいるため）。どちらも近くに壁面コンセントがあり、給電が容易でした。

コード

センサーコード（C/C++）

// LEDをD0ピンに定義
int led = D0;
// PIRセンサー入力をD6ピンに定義
int pir = D6;
// 発行成功フラグ
bool published;

void setup() {
  pinMode(led, OUTPUT);
  pinMode(pir, INPUT);
  digitalWrite(led, LOW);
}

void loop() {
  if (digitalRead(pir) == HIGH) {  // 動き検知
    digitalWrite(led, HIGH);       // LED点灯で検知表示
    published = Particle.publish("motion-detected", NULL, 60, PRIVATE);
    if (!published) {  // 発行失敗時
      for (int i = 0; i < 10; i++) {  // LEDを10回点滅でエラー表示
        digitalWrite(led, LOW); delay(500);
        digitalWrite(led, HIGH); delay(500);
      }
    }
  } else {
    digitalWrite(led, LOW);  // 未検知時はLED消灯
  }
  delay(2000);  // 2秒待機して次の読み取り
}

トリガーコード（C/C++）

int led = D0;      // LEDをD0ピン
int trigger = D7;  // Arduinoトリガー用D7ピン

void soundAlarm(const char *event, const char *data) {
  digitalWrite(led, HIGH);     // LED点灯
  digitalWrite(trigger, HIGH); // トリガーON
  delay(2000);                 // 2秒待機
  digitalWrite(trigger, LOW);  // トリガーOFF
  digitalWrite(led, LOW);      // LED消灯
}

void setup() {
  // 自分のデバイスからのmotionイベントのみ購読
  Particle.subscribe("motion", soundAlarm, MY_DEVICES);
  pinMode(led, OUTPUT);
  pinMode(trigger, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 何もしない（イベント駆動）
}

ArduinoとMusic Makerシールドコード

/************************************************************
 * PhotonからのトリガーでSDカードのMP3を再生するスケッチ
 * Adafruit Music Makerシールド使用
 * チュートリアルとライブラリ: https://learn.adafruit.com/adafruit-music-maker-shield-vs1053-mp3-wav-wave-ogg-vorbis-player/pinouts
 ************************************************************/
#include <SPI.h>
#include <Adafruit_VS1053.h>
#include <SD.h>

// Music Makerシールド用ピン定義
#define SHIELD_RESET -1  // VS1053リセットピン（未使用）
#define SHIELD_CS 7      // VS1053チップセレクト
#define SHIELD_DCS 6     // VS1053データ/コマンドセレクト
#define CARDCS 4         // SDカードチップセレクト
#define DREQ 3           // VS1053データリクエスト（割り込みピン推奨）

Adafruit_VS1053_FilePlayer musicPlayer = 
  Adafruit_VS1053_FilePlayer(SHIELD_RESET, SHIELD_CS, SHIELD_DCS, DREQ, CARDCS);

int photonPin = 7;  // Photon接続用GPIOピン

void setup() {
  musicPlayer.begin();
  SD.begin(CARDCS);
  musicPlayer.setVolume(1, 1);  // 音量設定（値が小さいほど大きい）
  
  // DREQが割り込みピン（Unoでは#2, #3）の場合、バックグラウンド再生可能だが今回は未使用
  // musicPlayer.useInterrupt(VS1053_FILEPLAYER_PIN_INT);
  
  // Photon接続用GPIOピンを入力に設定
  musicPlayer.GPIO_pinMode(photonPin, INPUT);
}

void loop() {
  if (musicPlayer.GPIO_digitalRead(photonPin) == HIGH) {
    delay(60000);  // 60秒待機してから再生
    musicPlayer.playFullFile("track001.mp3");  // 完了までブロッキング再生
  }
  delay(500);
}

回路図

Fritzingファイル: sensor.fzz, trigger.fzz