Bluetooth接続で実現するスマートホームオートメーション

必要な部品と材料

必要な工具

• はんだごて

使用ソフトウェア

• Arduino IDE
• スマホアプリ: "Bluetooth Controller" (Google Play等で入手)

プロジェクト概要

ArduinoとBluetoothモジュールを用いて、スマートフォンから家電機器を無線制御するシンプルなホームオートメーションシステムです。リレーモジュールを介してAC100V機器のON/OFFを制御できます。

回路設計

Bluetoothモジュール (HC-05/06等) は4ピン: VCC, TX, RX, GND。

• VCC → Arduino 5V (モジュール内蔵3.3Vレギュレーター経由で動作)
• GND → Arduino GND
• TX (Bluetooth) → RX (Arduino D0) ※クロス接続
• RX (Bluetooth) → TX (Arduino D1) ※クロス接続

リレーモジュール接続

• VCC → 5V, GND → GND
• IN1→D2, IN2→D3, IN3→D4, IN4→D5 (アクティブLOWの場合多い)
• リレーCOM→AC電源側, NO→負荷側 (電球等)

動作フロー

1. 電源投入 → BluetoothモジュールのLEDが点滅 (ペアリング待ち)
2. スマホで「Bluetooth Controller」アプリ起動、モジュールとペアリング (初回のみPIN: 1234或いは0000)
3. ペアリング成功でLEDが点灯 (常時点灯)
4. アプリでボタンを設定: 各負荷用のキーと送信文字列を割り当て (例: 「Light ON」→ "light on")
5. ボタン押下で文字列送信 → Arduino受信 → 対応リレー制御

アプリダウンロード: Google Driveリンク (またはPlay Storeで"Bluetooth Controller"検索)

Arduinoスケッチ

SoftwareSerialを使用し、ハードウェアシリアル (D0/D1) をデバッグ用に確保する構成も可能ですが、ここではハードウェアシリアルをBluetooth通信に使用しています (書き込み時はBluetoothモジュールを外すか、SoftwareSerial版を推奨)。

#include <SoftwareSerial.h>

// SoftwareSerial推奨: D10=RX, D11=TX 等でBluetooth接続し、ハードウェアSerialはデバッグ用に確保
SoftwareSerial BT(10, 11); // RX, TX

String command;

void setup() {
  BT.begin(9600);
  Serial.begin(9600); // デバッグ用
  
  pinMode(2, OUTPUT); // リレー1 (照明等)
  pinMode(3, OUTPUT); // リレー2 (スタンド等)
  pinMode(4, OUTPUT); // リレー3 (扇風機等)
  pinMode(5, OUTPUT); // リレー4 (ロック/開錠等)
  
  // 初期状態: 全OFF
  digitalWrite(2, LOW);
  digitalWrite(3, LOW);
  digitalWrite(4, LOW);
  digitalWrite(5, LOW);
}

void loop() {
  // Bluetoothから文字列受信
  while (BT.available()) {
    delay(10); // 安定待ち
    char c = BT.read();
    command += c;
  }
  
  if (command.length() > 0) {
    Serial.println(command); // デバッグ出力
    
    if (command == "light on")      digitalWrite(2, HIGH);
    else if (command == "light off") digitalWrite(2, LOW);
    else if (command == "lamp on")   digitalWrite(3, HIGH);
    else if (command == "lamp off")  digitalWrite(3, LOW);
    else if (command == "fan on")    digitalWrite(4, HIGH);
    else if (command == "fan off")   digitalWrite(4, LOW);
    else if (command == "open")      digitalWrite(5, HIGH); // 解錠
    else if (command == "lock")      digitalWrite(5, LOW);  // 施錠
    else if (command == "all on") {
      digitalWrite(2, HIGH);
      digitalWrite(3, HIGH);
      digitalWrite(4, HIGH);
      digitalWrite(5, HIGH);
    }
    else if (command == "off") { // 全OFF
      digitalWrite(2, LOW);
      digitalWrite(3, LOW);
      digitalWrite(4, LOW);
      digitalWrite(5, LOW);
    }
    
    command = ""; // バッファクリア
  }
}

回路図

改良・拡張のアイデア

• 状態フィードバック: 現在のリレー状態をBluetooth経由でアプリに送信し、UIに反映
• タイマー/スケジュール機能: RTC (DS3231) 追加で時刻ベース制御
• センサー連携: 温湿度センサー (DHT22)、人感センサー (PIR)、照度センサーで自動制御
• 音声制御: Google Assistant / Alexa 連携 (IFTTT、MQTTブローカー経由)
• Wi-Fi化: ESP8266/ESP32への移行でLAN/インターネット経由制御、OTA更新対応
• 安全機能: 過電流検知、温度監視、フェイルセーフ (通信途絶時のデフォルト動作)
• ケース化: 専用エンクロージャに収め、壁面取り付け可能に

注意事項

• 高電圧危険: AC100V配線は感電・火災リスクがあります。電気工事士資格者による施工、またはプラグタップ型リレー製品の使用を強く推奨します。
• Bluetooth距離: Class 2で見通し10m程度。壁越えは厳しいです。全宅制御ならWi-Fi/メッシュネットワーク推奨。
• ペアリング: アプリによってUIが異なります。汎用の「Bluetooth Terminal」アプリでも文字列送信テスト可能です。
• SoftwareSerial使用時: 9600bps以上では信頼性が下がる場合があります。ハードウェアシリアル使用時はスケッチ書き込み前にBluetoothモジュールを外してください。