プレミアム胡桃ケース湿度・温度センサーキット：Arduino + NeoPixel + TFTディスプレイ

部品と材料

必要な工具と機械

• はんだごて（汎用）
• グルーガン（汎用）

このプロジェクトについて

プロジェクトの背景

胡桃材の留め継ぎ（ダブテイル）ケースを製作し、入手しやすいArduinoコンポーネントを使って、木工工房向けのスタイリッシュで実用的な湿度・温度モニターを作りました。このDIYプロジェクトは、胡桃材の留め継ぎ木工と、Arduino UnoおよびAdafruitの優れたパーツを使った初心者向けエレクトロニクスを融合しています。

私たちはテキサス中部に住んでいますが、春には湿度と温度の変動が激しく、特定の木工プロジェクトにとっては大変なことになります。このプロジェクトは、湿度の変化や上昇を検知してアラートを出し、木工プロジェクトを室内に移動させたり、高湿度時の加工を控えたりする判断材料になります。見た目も良く、ロゴも入れられています！

Arduinoとエレクトロニクスは初心者で、作りながら学びました。素晴らしいものを簡単に作れることを知り、今後もっとプロジェクトを作るのが楽しみです。

詳細な製作動画をご覧ください！

コード

Arduinoワークショップセンサーコード

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include  // DHTXXライブラリはいくつかあります。機能レベルが様々です。

// ピン定義
#define TFT_CS 10
#define TFT_RST 9
#define TFT_DC 8
#define DHT_PIN 2
#define PIXEL_PIN 6
#define PIXEL_NUM 24
#define SD_PIN 4
#define BMP_BUF 20

// グローバル変数
int currentColor = 9999; // チャートに対応する数値（下記参照）
CRGB leds[PIXEL_NUM];
Adafruit_ST7735 tft = Adafruit_ST7735(TFT_CS, TFT_DC, TFT_RST);
DHT22 dht(DHT_PIN);
int loopDelay = 2000; // ms

// セットアップ
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Starting up.");
  
  // DHT開始
  dht.begin();
  
  // LCD画面初期化
  tft.initR(INITR_144GREENTAB);
  
  // SDカード初期化
  Serial.print("Initializing SD card.");
  if (!SD.begin(SD_PIN)) {
    Serial.println("Failed!");
    return;
  }
  
  // 画面背景を黒に設定
  tft.fillScreen(ST7735_BLACK);
  
  // LED初期化
  FastLED.addLeds(leds, PIXEL_NUM);
  
  // ループ開始前の待機
  delay(500);
}

// ループ
void loop() {
  // センサーデータ取得
  dht.readTemperature();
  dht.readHumidity();
  int f = dht.temperature_F; // 華氏温度
  int h = dht.humidity;      // 湿度（%）
  
  // 温度アイコン描画
  tft.fillCircle(102, 42, 6, ST7735_WHITE);
  tft.fillCircle(102, 42, 4, ST7735_BLACK);
  
  // LCD画面に温度表示
  drawTemperature(f);
  
  // 湿度に応じた色設定
  setHumidityColors(h);
  
  // シリアルモニターにデータ出力
  Serial.print("Temperature: ");
  Serial.println(f);
  Serial.print("Humidity: ");
  Serial.print(h);
  Serial.println("%");
  
  // 遅延
  delay(1000);
}

// ビットマップ描画（LCD画面用）
void bmpDraw(char *filename, uint8_t x, uint8_t y) {
  File bmpFile;
  int bmpWidth, bmpHeight;
  uint8_t bmpDepth;
  uint32_t bmpImageoffset;
  uint32_t rowSize;
  uint8_t sdbuffer[3*BMP_BUF];
  uint8_t buffidx = sizeof(sdbuffer);
  boolean goodBmp = false;
  boolean flip = true;
  int w, h, row, col;
  uint8_t r, g, b;
  uint32_t pos = 0, startTime = millis();
  
  if((x >= tft.width()) || (y >= tft.height())) return;
  
  // SDカードからファイルを開く
  if ((bmpFile = SD.open(filename)) == NULL) {
    Serial.print("Bitmap file not found!");
    return;
  }
  
  // BMPヘッダー解析
  if(read16(bmpFile) == 0x4D42) {
    read32(bmpFile);
    (void)read32(bmpFile);
    bmpImageoffset = read32(bmpFile);
    read32(bmpFile);
    bmpWidth = read32(bmpFile);
    bmpHeight = read32(bmpFile);
    if(read16(bmpFile) == 1) {
      bmpDepth = read16(bmpFile);
      if((bmpDepth == 24) && (read32(bmpFile) == 0)) {
        goodBmp = true;
        rowSize = (bmpWidth * 3 + 3) & ~3;
        if(bmpHeight < 0) {
          bmpHeight = -bmpHeight;
          flip = false;
        }
        w = bmpWidth;
        h = bmpHeight;
        if((x+w-1) >= tft.width()) w = tft.width() - x;
        if((y+h-1) >= tft.height()) h = tft.height() - y;
        tft.setAddrWindow(x, y, x+w-1, y+h-1);
        for (row=0; row= sizeof(sdbuffer)) {
              bmpFile.read(sdbuffer, sizeof(sdbuffer));
              buffidx = 0;
            }
            b = sdbuffer[buffidx++];
            g = sdbuffer[buffidx++];
            r = sdbuffer[buffidx++];
            tft.pushColor(tft.Color565(r,g,b));
          }
        }
      }
    }
  }
  bmpFile.close();
  if(!goodBmp) Serial.println("BMP format not recognized.");
}

// ビットマップ/LCD画面用
uint16_t read16(File f) {
  uint16_t result;
  ((uint8_t *)&result)[0] = f.read(); // LSB
  ((uint8_t *)&result)[1] = f.read(); // MSB
  return result;
}

uint32_t read32(File f) {
  uint32_t result;
  ((uint8_t *)&result)[0] = f.read();
  ((uint8_t *)&result)[1] = f.read();
  ((uint8_t *)&result)[2] = f.read();
  ((uint8_t *)&result)[3] = f.read();
  return result;
}

// LCD画面に温度描画
void drawTemperature(int temp) {
  int digits = numDigits(temp);
  int x1_2 = 62, x2_2 = 32;
  int x1_3 = 1, x2_3 = 1, x3_3 = 1;
  int y = 38;
  char digit1[12], digit2[12], digit3[12];
  char digitStr1[24], digitStr2[24], digitStr3[24];
  
  // 1桁目取得
  itoa(temp % 10, digit1, 10);
  strcpy(digitStr1, "");
  strcat(digitStr1, digit1);
  strcat(digitStr1, ".bmp");
  
  // 2桁目取得
  if(digits == 2){
    itoa((temp / 10) % 10, digit2, 10);
    strcpy(digitStr2, "");
    strcat(digitStr2, digit2);
    strcat(digitStr2, ".bmp");
  }
  
  // 3桁目取得
  if(digits == 3){
    itoa((temp / 100) % 10, digit3, 10);
    strcpy(digitStr3, "");
    strcat(digitStr3, digit3);
    strcat(digitStr3, ".bmp");
  }
  
  if(digits > 2){
    bmpDraw(digitStr1, x1_3, y);
    bmpDraw(digitStr2, x2_3, y);
    bmpDraw(digitStr3, x3_3, y);
  } else {
    bmpDraw(digitStr1, x1_2, y);
    bmpDraw(digitStr2, x2_2, y);
  }
}

// 画面配置決定用：温度の桁数取得
int numDigits(int number){
  int valLen = 0;
  if(number > 99) valLen = 3;
  else valLen = 2;
  return valLen;
}

// LED色設定
void setColors(int r, int g, int b){
  for(int i = 0; i < PIXEL_NUM; i++){
    leds[i].setRGB(r, g, b);
    leds[i].fadeLightBy(125);
    FastLED.show();
    delay(100);
  }
}

// 湿度レベルに基づく色決定
void setHumidityColors(int humidity){
  // 湿度カラーチャート（独自設定）
  // 赤: 0-17%
  // オレンジ: 18-34%
  // 黄色: 35-51%
  // 緑: 52-68%
  // 青: 69-85%
  // 紫: 86-100%
  
  int cRed[3] = {255,0,0};
  int cOrange[3] = {255,90,0};
  int cYellow[3] = {255,255,0};
  int cGreen[3] = {0,255,0};
  int cBlue[3] = {0,175,255};
  int cPurple[3] = {255,0,255};
  
  int range = map(humidity, 0, 100, 0, 6);
  switch (range) {
    case 0: // 赤
      if(currentColor == 0) break;
      else { setColors(cRed[0], cRed[1], cRed[2]); currentColor = 0; }
      break;
    case 1: // オレンジ
      if(currentColor == 1) break;
      else { setColors(cOrange[0], cOrange[1], cOrange[2]); currentColor = 1; }
      break;
    case 2: // 黄色
      if(currentColor == 2) break;
      else { setColors(cYellow[0], cYellow[1], cYellow[2]); currentColor = 2; }
      break;
    case 3: // 緑
      if(currentColor == 3) break;
      else { setColors(cGreen[0], cGreen[1], cGreen[2]); currentColor = 3; }
      break;
    case 4: // 青
      if(currentColor == 4) break;
      else { setColors(cBlue[0], cBlue[1], cBlue[2]); currentColor = 4; }
      break;
    case 5: // 紫
      if(currentColor == 5) break;
      else { setColors(cPurple[0], cPurple[1], cPurple[2]); currentColor = 5; }
      break;
  }
}

カスタムパーツとエンクロージャ

胡桃材ケースの設計データ（CADファイル）が提供されています。

回路図

Fritzingに実際のコンポーネントがほとんどなかったため、接続の流れを表現しています。配線図と実装写真を参照してください。