クリスマスツリーをIoT化するさいに使ったBLEモジュールの話

1. クリスマスツリー IoT 化をする際に
気をつけたところ
2016 年 12 月
I oT デザインセンター
呉屋 寛裕

2. 自己紹介
2
呉屋寛裕（ごや ともひろ）
IoT デザインセンター 2 年目
最近の悩み
部屋に生活感が無い

3. やったこと 概要
3
18 階受け付けスペースにある
クリスマスツリーのオーナメントを
振るとサンタが現れるようにしました

4. やったこと 中身
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MQTT ブローカー
回路基板
BLE
MQTT MQTT
投影

5. 今日話すところ
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MQTT ブローカー
回路基板
BLE
MQTT MQTT
投影
この部分

6. 作成した回路基板
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7. 回路基板を作る際に気をつけたこと
• サイズ感
– オーナメントが直径約 7.5cm
• 消費電力
– イベント中にバッテリー交換したくない
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8. 回路基板を作る際に気をつけたこと
• サイズ感
– オーナメントが直径約 7.5cm
• 消費電力
– イベント中にバッテリー交換したくない
8

9. 回路基板を作る際に気をつけたこと
• サイズ感
– オーナメントが直径約 7.5cm
• 消費電力
– イベント中にバッテリー交換したくない
9
ここは同期の力が
9.9 割なのでスキップ

10. 回路基板を作る際に気をつけたこと
• サイズ感
– オーナメントが直径約 7.5cm
• 消費電力
– イベント中にバッテリー交換したくない
10

11. 消費電力
BLE モジュールの消費電力
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状態 消費電力
休止時 <900 nA
スリープ時 <5.0 μA
稼動時 <1.5 mA
送信時 16 mA

12. 消費電力
BLE モジュールの消費電力
12
状態 消費電力
休止時 <900 nA
スリープ時 <5.0 μA
稼動時 <1.5 mA
送信時 16 mA
振った瞬間だけ送信して、それ以外は休止状態にするのが理想

13. 消費電力 やったこと
1. 以下のようなスクリプトを BLE モジュールに登録
– 起動して 5 秒間アドバタイジングパケットを送信
– 5 秒経過したら休止状態に遷移
1. 振動スイッチの出力を WAKE_HW に指定し
休止状態から活動状態に戻るような回路を設計
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14. 消費電力 やったこと
1. 以下のようなスクリプトを BLE モジュールに登録
– 起動して 5 秒間アドバタイジングパケットを送信
– 5 秒経過したら休止状態に遷移
1. 振動スイッチの出力を WAKE_HW に指定し
休止状態から活動状態に戻るような回路を設計
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15. 消費電力 スクリプト
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16. 消費電力 スクリプト
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起動時に呼ばれるイベント

17. 消費電力 スクリプト
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アドバタイジングパケット
を開始

18. 消費電力 スクリプト
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5 秒後にタイマー 1 を
発火させる

19. 消費電力 スクリプト
19
タイマー 1 が発火されると
呼ばれるイベント

20. 消費電力 スクリプト
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休止状態に遷移

21. 消費電力 やったこと
1. 以下のようなスクリプトを BLE モジュールに登録
– 起動して 5 秒間アドバタイジングパケットを送信
– 5 秒経過したら休止状態に遷移
1. 振動スイッチの出力を WAKE_HW に指定し
休止状態から活動状態に戻るような回路を設計
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22. 消費電力 回路設計
22引用： http://ww1.microchip.com/downloads/jp/DeviceDoc/70005191A_JP.pdf

23. 消費電力 回路設計
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休止状態のとき
このピンを HIGH にすると
活動状態に遷移する
引用： http://ww1.microchip.com/downloads/jp/DeviceDoc/70005191A_JP.pdf

24. これで出来たかと思ったが・・・・
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最初の１、 2 回はうまくいくけど
何回かやると常にアドバタイジングパケットが
送信し続ける現象が起きる

25. 改めてリファレンスを見てみると
WAKE_HW( ピン 15) を High にすると、 RN4020 モジュー
ルは休止モードから復帰します。起動から 5 秒以内に
WAKE_HW を 3 サイクルフリップすると (WAKE_HW ピンを
High 、 Low 、 High の順に遷移させる 1 フリップサイクル
と見なします ) 、 RN4020 モジュールは工場リセットを実
行します。
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26. 改めてリファレンスを見てみると
WAKE_HW( ピン 15) を High にすると、 RN4020 モジュール
は休止モードから復帰します。起動から 5 秒以内に
WAKE_HW を 3 サイクルフリップすると (WAKE_HW ピンを
High 、 Low 、 High の順に遷移させる 1 フリップサイクル
と見なします ) 、 RN4020 モジュールは工場リセットを実行
します。
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27. 工場リセットしないために
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引用： http://akizukidenshi.com/img/goods/C/I-00130.jpg
CMOS タイマー IC LMC555
一定時間 HIGH を出力するため IC

28. タイマー IC を使うとどうなるか
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29. 結果
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めっちゃ早く振っても工場リセットしなくなり
正常に動くようになった！

30. 消費電力 やったこと まとめ
1. 以下のようなスクリプトを BLE モジュールに登録
– 起動して 5 秒間アドバタイジングパケットを送信
– 5 秒経過したら休止状態に遷移
1. 振動スイッチが ON になると
タイマー IC を発火させる
2. タイマー IC の出力先を WAKE_HW ピンに指定し
休止状態から活動状態に戻るような回路を設計
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