Arduinoレーザートリップワイヤー: 簡易侵入検知システムの製作
プロジェクト概要
レーザー光とフォトレジスタ（CdSセル）を用いたシンプルな侵入検知システム（トリップワイヤー）をArduino UNOで構築します。レーザー光が遮断されるとブザーで警報を発し、シリアルモニタにログを出力します。セットアップモードと武装モードの2段階運用で、光軸合わせも容易です。ミラーを用いた多点監視にも拡張可能です。
必要な部品
| 部品 | 数量 | 備考 |
|---|---|---|
| Arduino UNO (互換機可) | 1 | メインMCU |
| レーザーダイオードモジュール | 1 | 5V駆動タイプ推奨 |
| フォトレジスタ (CdSセル) | 2 | 1つはレーザー受光、1つは環境光補正用 |
| 抵抗 10kΩ | 3 | フォトレジスタ分圧用×2、ボタンプルダウン用×1 |
| タクトスイッチ (12mm) | 1 | モード切替用 |
| ブザー (アクティブ/パッシブ問わず) | 1 | 警報音出力 |
| ミラー (小型) | 1 | 光路折り返し用（任意） |
| ハーフサイズブレッドボード・ジャンパーワイヤー | 1式 | 配線用 |
回路構成のポイント
レーザー受光部（差動検出方式）
2つのフォトレジスタを同一電源・同一分圧抵抗で構成し、片方をレーザー受光用、もう片方を環境光参照用として差動的に判定します。これにより、周囲明るさの変化に強い検出が可能です。
- レーザー側フォトレジスタ → A0接続
- 環境光側フォトレジスタ → A1接続
- 閾値 = (レーザー受光値 + 環境光値) / 2 の中間値で判定
動作モードとフロー
セットアップモード (モード0)
- ボタン押下で突入
- レーザー常時点灯
- 受光値をシリアル出力（光軸合わせ用）
- 受光値が閾値以上ならD13 LED点灯（光軸OK表示）
- 再度ボタン押下で武装モードへ
武装モード (モード1)
- レーザー常時点灯、D13 LED消灯
- 3秒ごとにシリアル出力で状態報告
- 受光値が動的閾値を下回るとトリップモードへ移行
トリップモード (モード2)
- ブザー3回ビープ音
- シリアルにトリップログ出力
- 1秒後に自動的に武装モードへ復帰
組み立て手順
- ブレッドボード上に分圧回路を構築（フォトレジスタ×2、10kΩ×2）
- レーザーモジュールをD2-GNDに接続（必要ならトランジスタ経由で駆動）
- ブザーをD3-GNDに接続
- タクトスイッチをD4に接続（10kΩプルダウン）
- ミラーで光路を折り返し、監視エリアを設定
- スケッチを書き込み、セットアップモードで光軸合わせ
- 武装モードで動作確認
改良・拡張アイデア
- ソレノイド錠連動で物理ロック制御
- ESP8266/ESP32追加でスマホ通知（Blynk/Line/Telegram等）
- 複数レーザー・フォトレジスタで多ゾーン監視
- SDカードロギングで侵入履歴記録
- バッテリー駆動化とスリープモードで長期運用
注意事項
- レーザー光を直接目に入れないよう注意（Class 2以下推奨）
- 強い外光（直射日光等）では誤動作の可能性あり。遮光フード推奨
- フォトレジスタの応答速度はmsオーダー。高速通過物体は検知漏れの可能性
製造プロセス
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