Arduino Nanoで自動化するガレージスライドドア：OLED表示・安全センサ・リモコン連携

必要な部品と材料

Arduino Nano R3	×1
OLEDディスプレイ 0.96インチ 128×64（SPI接続、SSD1306）	×1
リレーモジュール 4ch（3ch使用）	×1
ブレッドボード電源モジュール 5V/3.3V（または220V→5V小型電源）	×1
タクトスイッチ 12mm（リセット/故障解除用）	×1
ブレッドボード & ジャンパーワイヤー	各1
市販の無線リモコン受信機（リレー出力タイプ）	×1
フォトセル（安全センサ、赤外線遮断検知）	×1
リミットスイッチ 2個（全開・全閉検知）	×2
220Vモータ・既存ドア機構（流用）	×1式

プロジェクトの背景

自宅のスライドドアのリモコンが効かなくなり、モータカバーを開けるとトカゲが基板上でショート死しており、制御基板が焼損していました。これを機にArduinoで制御ユニットを自作・高機能化することにしました。

⚠️ 安全に関する警告

このプロジェクトは220V（または100V）商用電源を直接扱います。 感電・火災のリスクがあります。電気工事の知識・経験がない方は実施しないでください。必ず事前にシミュレーション・ベンチテストを行い、実機接続は慎重に行ってください。

システム構成

本プロジェクトの核心は、Arduino Nanoベースのメイン制御ユニットです。以下の機能を統合しています。

• モータ正転（開）/ 逆転（閉）制御：リレー2chで220Vモータの極性切替
• 表示灯（信号灯）制御：リレー1chで点滅パターン制御
• リミットスイッチ監視：全開（OBERT）、全閉（TANCAT）
• 安全フォトセル監視：閉鎖中に障害物検知で即座に開放動作へ切替
• 無線リモコン「開」コマンド受信（リレー接点入力）
• OLEDディスプレイによる状態監視（デバッグ・調整用）
• 故障検知（走行タイムアウト）とアラーム表示

ピンアサイン（Nano基準）

機能	ピン	備考
フォトセル入力	D2	INPUT_PULLUP、遮断でHIGH
表示灯リレー	D5	LOWアクティブ
全閉リミット	D7	INPUT_PULLUP、押下でHIGH
全開リミット	D3	INPUT_PULLUP、押下でHIGH
モータ開リレー	D6	LOWアクティブ
モータ閉リレー	D12	LOWアクティブ
リモコン「開」入力	D4	INPUT_PULLUP、受信でLOW
OLED (SPI)	D11(MOSI), D13(SCK), D9(DC), D10(CS), D8(RST)	Adafruit_SSD1306ライブラリ使用
リセットボタン	(別途割当推奨)	故障フラグクリア用

OLED表示内容

制御ボックス内部に設置し、調整時に蓋を開けて確認する用途です。以下をリアルタイム表示。

• 現在のフェーズ（メインループ、開動作、待機、閉動作、故障等）
• 主要動作の経過時間（秒）
• 各センサ状態（フォトセル、全閉、全開、リモコン入力）
• 故障フラグ（AVARIA）

ステートマシン（フローチャート概要）

1. BUCLE_PRINCIPAL（メインループ）：リモコン「開」コマンド待ち。センサ状態をOLED表示。故障時は表示灯点滅で警告。
2. SEQUENCIA_OBERTURA（開シーケンス）：モータ正転開始、表示灯低速点滅。全開リミット到達で「PORTA_OBERTA」へ。タイムアウト（28秒）で故障。リモコン「開」再受信で即座に閉シーケンスへ移行（キャンセル機能）。
3. PORTA_OBERTA（全開待機）：モータ停止、表示灯特殊点滅（短点滅＋長消灯）。30秒経過、またはリモコン「開」受信で閉シーケンスへ。
4. SEQUENCIA_TANCAMENT（閉シーケンス）：モータ逆転開始、表示灯高速点滅。全閉リミット到達でメインループへ。フォトセル遮断検知で即座に開シーケンスへ（安全機能）。リモコン「開」受信で開シーケンスへ。タイムアウト（28秒）で故障。

コード全文（英語コメント版・抜粋）

完全版はGitHubまたはプロジェクトページからダウンロード可能です。ここでは主要構造を抜粋。

/*********************************************************************
 * Automated Sliding Door Controller for Arduino Nano
 * Based on original Catalan code by M. B. R.
 *********************************************************************/
#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

// ピン定義
#define FOTOCELULA 2
#define BOMBETA 5
#define TANCAT 7
#define OBERT 3
#define MOTOR_OBRIR 6
#define MOTOR_TANCAR 12
#define OBRIR 4

// OLED SPIピン
#define OLED_MOSI 11
#define OLED_CLK 13
#define OLED_DC 9
#define OLED_CS 10
#define OLED_RESET 8

Adafruit_SSD1306 display(OLED_MOSI, OLED_CLK, OLED_DC, OLED_RESET, OLED_CS);

// タイミング定数
unsigned long TEMPS_PORTA_OBERTA = 30000; // 全開待機 30秒
unsigned long TEMPS_MAXIM_RECORREGUT = 28000; // 走行タイムアウト 28秒
unsigned long previousMillis = 0, currentMillis = 0;
int TEMPS_DISPLAY = 0;
int DURADA = 300; // 点滅周期制御用
unsigned long TEMPS_LLUM = 0;
bool LLUM = false;
bool AVARIA = false;

void setup() {
  // 出力初期化（リレーはLOWアクティブ）
  digitalWrite(MOTOR_OBRIR, HIGH); digitalWrite(MOTOR_TANCAR, HIGH); digitalWrite(BOMBETA, HIGH);
  pinMode(FOTOCELULA, INPUT_PULLUP);
  pinMode(TANCAT, INPUT_PULLUP);
  pinMode(OBERT, INPUT_PULLUP);
  pinMode(OBRIR, INPUT_PULLUP);
  pinMode(BOMBETA, OUTPUT);
  pinMode(MOTOR_OBRIR, OUTPUT);
  pinMode(MOTOR_TANCAR, OUTPUT);

  Serial.begin(9600);
  display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC);
  display.display(); delay(1000);
  display.clearDisplay(); display.display();
  display.setTextSize(1); display.setTextColor(WHITE);
}

void loop() {
  // === メインループ：リモコン「開」待ち ===
  BUCLE_PRINCIPAL:
  delay(2000); previousMillis = millis();
  while (digitalRead(OBRIR) == HIGH) { // LOWでコマンド受信
    updateDisplay("BUCLE PRINCIPAL");
    if (AVARIA && (millis() - previousMillis < 60000)) digitalWrite(BOMBETA, LOW);
    else digitalWrite(BOMBETA, HIGH);
  }
  goto SEQUENCIA_OBERTURA;

  // === 開シーケンス ===
  SEQUENCIA_OBERTURA:
  previousMillis = millis();
  digitalWrite(MOTOR_OBRIR, LOW); digitalWrite(BOMBETA, LOW); delay(1000);
  A:
  if (digitalRead(OBERT) == HIGH) goto PORTA_OBERTA;
  if (digitalRead(OBRIR) == LOW) { // キャンセル：閉シーケンスへ
    digitalWrite(MOTOR_OBRIR, HIGH); digitalWrite(BOMBETA, HIGH); delay(1000);
    while (digitalRead(OBRIR) == HIGH) {}; goto SEQUENCIA_TANCAMENT;
  }
  updateTimingAndDisplay("Obrint porta");
  if (millis() - previousMillis >= 28000) { digitalWrite(MOTOR_OBRIR, HIGH); AVARIA = true; }
  controlBlink(1000); // 低速点滅
  goto A;

  // === 全開待機 ===
  PORTA_OBERTA:
  previousMillis = millis();
  digitalWrite(MOTOR_OBRIR, HIGH); delay(500);
  C:
  if (digitalRead(OBRIR) == LOW) goto SEQUENCIA_TANCAMENT;
  updateTimingAndDisplay("Porta Oberta completament");
  if (millis() - previousMillis >= 30000) goto SEQUENCIA_TANCAMENT;
  controlSpecialBlink(); // 短点滅＋長消灯
  goto C;

  // === 閉シーケンス ===
  SEQUENCIA_TANCAMENT:
  previousMillis = millis();
  digitalWrite(MOTOR_TANCAR, LOW); digitalWrite(BOMBETA, LOW);
  if (digitalRead(TANCAT) == LOW) delay(1000);
  B:
  if (digitalRead(TANCAT) == HIGH) { digitalWrite(MOTOR_TANCAR, HIGH); digitalWrite(BOMBETA, HIGH); goto BUCLE_PRINCIPAL; }
  if (digitalRead(OBRIR) == LOW) { digitalWrite(MOTOR_TANCAR, HIGH); digitalWrite(BOMBETA, HIGH); delay(1000); while (digitalRead(OBRIR) == HIGH) {}; goto SEQUENCIA_OBERTURA; }
  if (digitalRead(FOTOCELULA) == HIGH) { digitalWrite(MOTOR_TANCAR, HIGH); delay(1000); goto SEQUENCIA_OBERTURA; }
  updateTimingAndDisplay("Tancant porta");
  if (millis() - previousMillis >= 28000) { digitalWrite(MOTOR_TANCAR, HIGH); AVARIA = true; goto BUCLE_PRINCIPAL; }
  controlBlink(300); // 高速点滅
  goto B;
}

// ヘルパー関数群（表示更新、点滅制御等）は省略
void updateDisplay(const char* phase) { /* OLEDへ多行表示 */ }
void updateTimingAndDisplay(const char* phase) { /* 経過時間計算・表示 */ }
void controlBlink(int period) { /* 表示灯PWM制御 */ }
void controlSpecialBlink() { /* 待機時の特殊パターン */ }

配線図・回路図

Fritzing回路図とピンアサイン表を参照してください。リレーモジュールはLOWアクティブ前提です。220V側は必ず適切な絶縁・クリアランスを確保し、リレー定格（10A以上推奨）を確認してください。

改良ポイント・拡張案

• 元の市販品にはなかった「フォトセル安全機能」「走行タイムアウト故障検知」「OLEDによる可視化」を追加
• ショックセンサや電流センサ（ACS712等）を追加すれば、障害物検知・過負荷保護がより確実に
• ESP32等へ移植すれば、Wi-Fi経由でスマホから開閉・状態確認・ログ記録が可能
• ソーラー充電＋バッテリーで停電時も動作する冗長化

まとめ

実用的な家電制御をArduinoで置き換え、安全機能と可視化を追加した好例です。goto文を多用したステートマシン実装は賛否ありますが、組み込み制御の現場では「状態遷移が明確で、割り込み不要な単純制御ならあり」とされるパターンです。よりモダンに書くならenum class Stateとswitch(state)、関数分割を推奨します。高電圧扱いには十分注意し、自己責任でチャレンジしてください。