SmartPostBox: IoT対応スマートメールボックスシステム (Sigfox + Arduino MKR Fox 1200)

必要な部品と材料

部品名	数量	備考
Arduino MKR Fox 1200 (Sigfoxモデム内蔵)	1	欧州/日本対応版
フォトレジスタ (CdSセル)	1	受光側
レーザーモジュール	1	発光側
RTC用 2xAA/AAA電池ボックス (UDOO等)	1	MKR FoxのRTCバックアップ用
ジャンパーワイヤー	1セット
抵抗 1kΩ	1	フォトレジスタ用プルアップ
単3/単4電池	2	RTCバックアップ用

必要な工具

• はんだごて

使用するソフトウェアとサービス

• Arduino Web Editor
• Sigfox クラウド/コールバック設定

プロジェクト概要

従来の郵便受けをIoT化し、郵便物が投函されたらメールで通知するシステムです。「毎朝ポストを確認しに行く手間」をなくし、重要な郵便を見逃さないようにします。Sigfox LPWANネットワークを利用するため、Wi-Fi環境がなくても動作し、超低消費電力で電池駆動が可能です。

動作原理

1. レーザーモジュールがフォトレジスタに向けて常時ビームを照射。
2. 郵便物が投函されビームが遮断されると、フォトレジスタの抵抗値が変化し、アナログ入力 (A1) の値が低下 (通常 ~950 → 800未満)。
3. Arduinoがこの変化を検知し、Sigfoxネットワーク経由でクラウドに「空白文字 (\" \")」を送信。
4. Sigfoxコールバック機能で、ユーザーのメールアドレスに通知メールを送信。
5. 郵便物が取り出されビームが復帰すると、再び監視状態に戻る。

メリット

• 郵便到着をリアルタイムにメール通知
• 無駄な確認作業を削減
• 電池駆動で配線不要、複数の郵便物にも対応
• Sigfox利用で通信コスト極小、広エリアカバー

製作手順

Step 1: 部品準備

上記部品表の通り。MKR Fox 1200は技適マーク付きの日本/欧州向けモデルを入手してください。

Step 2: 回路配線

ブレッドボード不使用で直接配線するため、少し複雑に見えます。主な接続:

• レーザー: VCC→VCC, GND→GND (常時点灯)
• フォトレジスタ: 1kΩプルアップでA1へ (分圧回路)
• RTCバックアップ電池: MKR Foxの専用端子 (JSTコネクタ) に接続
• Sigfoxアンテナ: 基板上のU.FLコネクタに接続

MKR Fox 1200 の電池ボックス/アンテナ接続手順

MKR FoxはUSB接続時は自動的にUSB給電に切り替わり、外すと電池駆動に戻ります。

Step 3: コードの理解

主要な2機能:

光量読み取りと判定

lightIntensity = analogRead(A1); // フォトレジスタ値読み取り
if (lightIntensity < 800) {      // 閾値以下 = ビーム遮断
  if (pos == 0) {                // 初回検知のみ通知
    pos = 1;
    sendPacket();                // Sigfox送信
  }
} else {
  pos = 0; // ビーム復帰でリセット
}

Sigfoxパケット送信

SigFox.beginPacket();
if (proDebug) Serial.println("Parsing Packet");
SigFox.print(" "); // ペイロードは空白1文字のみ
int ret = SigFox.endPacket(true); // 送信完了待ち

proDebug 変数を 1 にするとシリアルモニタにデバッグ出力 (USB接続必須)。本番運用時は 0 に設定。

Step 4: Sigfoxコールバック設定 (メール通知)

Sigfoxクラウドコンソールで以下の通りコールバックを作成:

1. Type: Data Uplink
2. Channel: Email
3. Custom Payload Configuration: 空欄
4. Recipient: 自分のメールアドレス
5. Subject: SmartPostBox (任意)
6. Message: 以下例

   Hello There,
   This is to let you know that you have received mail in your post box.
   Be sure to check it out.
   Device {device}, Over and Out.

7. {device}, {time}, {lat}, {lng} 等のプレースホルダが使用可能。

Step 5: ケース製作と設置

郵便受けのサイズに合わせ、レーザーとフォトレジスタが対向するようにケースを自作 (3Dプリントまたは段ボール工作)。郵便物が必ずビームを遮る位置に配置します。

筆者は段ボールで試作:

Step 6: 動作確認と設置

1. proDebug = 1 でPC接続し、シリアルモニタを見ながら郵便投函テスト。
2. 正常動作確認後、proDebug = 0 に書き換えて再書き込み。
3. ケースに収め、郵便受け内に設置完了。

背景

筆者が多量の郵便を待つ状況になり、毎朝空のポストを確認する徒労をなくすために開発。Sigfoxの低消費電力・広域カバー特性を活かし、電池だけで長期間動作する実用的なデバイスとなりました。

使用ライブラリ

• Sigfox Library (Arduino LLC, LGPL)
• ArduinoLowPower Library (Arduino LLC, LGPL)

回路図 (Fritzingファイル付き)