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Arduino Nanoで作るBluetooth対応スマートコーヒーメーカー 〜温度グラフ表示と自動開始機能付き〜

概要

Arduino Nanoをベースに、ST7920 LCD、HC-05 Bluetoothモジュール、DS18B20温度センサー、リレー、ブザー、CD4017BEデカッドカウンター駆動のLEDバーを組み合わせた全自動コーヒーメーカーを製作しました。スマートフォンからのBluetooth操作に加え、水を注ぐだけで自動的に抽出を開始する「オートスタート」機能、抽出中の温度変化から湯量やヒーター異常を判定する「ワンタイム解析」、テストモードとして汎用温度計としても使える多機能デバイスです。

主な機能

ハードウェア構成

部品数量備考
Arduino Nano R31
HC-05 Bluetoothモジュール1ソフトウェアシリアル(D7/D8)で接続
DS18B20温度センサー(1m防水)1D2にOneWire接続
ST7920 128x64 LCD1D9/D10/D11でSPI制御
リレー(ヒーター制御)1D12
ブザー1D3
CD4017BEデカッドカウンター1CLK=D4, RST=D5
タクトスイッチ(二色LED内蔵)1D13、LEDはA0/A1でPWM制御
LED×4、抵抗330Ω×4、10μFコンデンサー等各1ステータス表示用

ソフトウェアのポイント

状態管理

6ビットのフラグ配列(binFlags)で「チェック済み」「完了」「スタンバイ」「メッセージ送信済み」「コイル/センサーエラー」「テストモード」を管理。elapsedMillisライブラリで複数のタイマーを並行動作させています。

温度測定とグラフ描画

DallasTemperatureライブラリでDS18B20を読み取り、trendSens閾値で上昇/下降/一定を判定。グラフは128ドット幅のリングバッファ(posY[])で管理し、参照温度配列(temprRefr[])との比較でドット位置を決定。画面溢れ時は左スクロール、文字表示位置も動的に切替えます。

Bluetooth通信

SoftwareSerialで受信したコマンドをパースし、EEPROM設定(アドレス0:オートスタート、1:温度単位)の更新、テストモード間隔設定、リブート等を実行。接続状態(D6ピン)も監視し、切断時は自動再接続を試みます。

コマンド一例

start   // 抽出開始
stop    // 抽出中止 / テストモード終了
auto    // オートスタートON/OFF切替
c / f   // ℃ / ℉ 切替
1..999999  // テストモード時の測定間隔(秒)
Reboot  // デバイス再起動

回路図と製作写真

回路図(quadrant_ZkMygPyRiE.fzz)と多数の製作過程写真が提供されています。WiFiモジュール(RN171VX)使用時のADCノイズ対策として、XBeeシールド上に3.3Vレギュレーター(LM1117)と10μFコンデンサーを実装し、マイクとADCの基準電圧を分離した点が参考になります。

まとめ

一見複雑なコーヒーメーカーですが、モジュールごとに機能を分割し、状態遷移をフラグとタイマーで明確に管理することで、安定動作と拡張性を両立しています。Bluetooth経由の操作・監視に加え、テストモードで汎用温度ロガーとしても使える汎用性の高いプロジェクトです。

製造プロセス

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