Arduinoで宅配ボックス内の荷物を検知させるぞ！庫内照明も＠⑩実装編

新規導入した3Dプリンタを活用して、超音波センサーケース・BOX内照明・BOX上部照明を作製しました。

宅配ボックス内の荷物検知・信号の切り替え・照明の制御は全て、Arduino Uno（互換機）1台で行います。

そのプログラミングや回路の全体像は前回紹介した通りです👍

今回はそれらを実際に宅配ボックスに設置していきますね😄

ただ、当サイトのモットーである”細かく解説”

これをすると物凄く膨大な記事となってしまう事。
一部を参考にする方はいらっしゃると思いますが、これをそのまま真似をする方は皆無だと思われます…

なので要所要所の解説で、サラッといきたいと思います。

≪宅配ボックス魔改造記事一覧≫

①考察編
 ②P-BOX 組立徹底解説編
 ③宅配ボックスを設置する
 ④屋根を設置！
⑤宅配ボックスレビュー
 ⑥信号機ガチャを設置！？
⑦プログラミング始めてみた
 ⑧荷物検知・照明＠準備編
 ⑨荷物検知・照明＠プログラミング編
👉⑩荷物検知・照明＠実装編

本体BOXを取り付け

Arduino本体や、各接続部分を収納する防水ボックスを取り付けます。

一般的なPVKボックスでは小さいので、比較的大型のPVKボックス（大型四角深型）を使用しましたが、このボックスでもリレーモジュールまで入りませんでした。後にもう一つ一般的なサイズのPVKボックスも追加しています。

ボックスの取り付け個所は、宅配ボックスサイド面。

宅配ボックスのサイドに、配線を通すための穴を空けます。

上段の底面から数センチ上に、23mmの穴を空けました。

PVKボックスのノック穴を空け、穴位置を合わせて、ドリルビスで宅配ボックスに固定。

ここに全ての配線が集結します。

庫内超音波センサー取り付け

超音波センサーは基板むき出しを回避する為に、3Dプリンターで完全に覆えるケースを作製しました。

でも荷物が当たったり、荷重がかかったりするのは避けたい。コネクタ部分もあるし。

なのでそれを保護＆ケーブルを目立たなくするものをイレクター部材で作製しました。

J-119A・J-46・J-49と30cmくらいのパイプを組み合わせました。

J-119Aは、手前側の隙間にすっぽりと入ります。

J-46でもう片方のパイプを受けます。J-46は宅配ボックスにボルトナットで固定しました。

パイプはパチンと嵌まっているだけなので、パイプの取り外しも可能です。

このパイプの下部に超音波センサーを設置します。

⑧の記事で作製した超音波センサーのケースのふた部分に貼り付けたマグネットテープのおかげで、設置はものすごく簡単！
ペタッと壁面にくっつきます🧲

下段も同様に設置し、ケーブルはボックスの端の部分にマウントベースを使用し、インシュロックで固定しました。

下段と上段の仕切りには若干の隙間があったので、無加工でケーブルを通せました。

4本のケーブルを、穴からボックスに出し、庫内超音波センサーの配置は完了👍

（次で紹介する、信号機・人検知用のケーブル2本も引き込まれています）

信号機・人検知超音波センサー取付

今まで使用してきた、信号機の切り替え用スイッチは取り外し、上段・下段信号機の各LEDにつながる線だけ残しました。

でもこのLEDにつながる線は、Arduino本体に送らないといけないので、VCTFケーブルの6芯を1本。
人検知・明るさセンサー用のVCTFケーブル6芯（上記と同じもの）を1本。計2本引き込みました。

信号機LEDのケーブルは、絶縁被覆付圧着スリーブで接続。

超音波センサーは庫内センサー同様QIコネクタを使用。
明るさセンサーのフォトレジスタにつなぐ線は、SMコネクタを使用しました。

3Dプリンターで作製したベースに、超音波センサー・フォトレジスタを組付け、それぞれのコネクタを差し込みました。

スイッチを取り付けるベースと同じ位置に穴を設置して、厚みも合わせたので違和感なく設置完了です。

いやいや、違和感ありあり。
なんだこれ！？って思うぞ

照明を取り付け

宅配ボックス内部に照明を取り付けますが、荷物や配線が当たってしまうのは絶対に避けなければならない。

そして、庫内をキレイに照らしたい。

上部奥に取り付けると荷物は当たらないけど、入れる時に荷物が光を遮ってしまうので美しくない。

そこで目を付けたのはココ。

内部から見てみると、

このように外側に凸ってます。ここをうまく使えば荷物や配線も当たらないし、光が遮られる事も無い。

ただ、隙間は上段で5cm・下段で3cmしかありません。奥行きは1.5cmです。

この寸法で取り付けが可能で、かつ綺麗な配光を実現しなければなりません。

既製品で探すのは無理でしょう🤣そんな時の3Dプリンター。

⑧の記事で書きましたが、3DCADで設計して印刷。LEDを実装しました。

取付面と発光面は、60度の角度を付けて配光が良くなるように設計しました。

接続は簡単に着脱できるように、明るさセンサー同様にSMコネクターを使用しました。

こんな感じで設置されますよ。

取付ビス間隔は150mmで設計したので、宅配ボックスセンターからそれぞれ75mmの位置に直径4mmの穴を空ける。

下段は狭いので苦労しましたが、4mmのボルトナットで固定完了♪

真下から見てみると、

良い感じで設置できました。
強度もあるので、もし荷物が当たったとしても、ズレたり壊れたりする事はありません。
（配線はコネクタ接続後は凸部分の中を通すので引っかかる事もありません）

宅配ボックス上部照明は、EF-4018（スペーシアのJB-701の方が安い）を使用してセンサー横に設置しました。

ボックス内で結線

これで全ての配線が終わったので、⑨で作った全体図を確認しながら配線します。

Arduino本体に接続する線は全て、QIコネクタを作れるキットで作製してあるので、挿すだけで簡単です。

大量の5V電源・GNDの集合部分はワンタッチで接続ができる、コネクタブロックが超おすすめ！

今回使用している配線の太さは0.3SQなので、2本で1つの穴を使用しました。

なので、1つのブロックだけで5V・GNDを8本ずつ分岐できます。時短で確実に結線。控えめに言ってサイコーでした🤗

写真に写っているもう1種類のコネクタでは、9V電源を分岐用です。

家の中のコンセントに挿してある9VACアダプタから来ている電源線を、Arduino本体・LED照明用に分岐しています。

その9V線ですが、Arduino本体に挿すにはスペース的に厳しいので、L型のコネクタを加工して使用しました。

同様に、Arduino本体に挿すUSB-BコネクタもL型に変換するケーブルを使用しないと納まらないので別途購入しました。

まだリレーモジュールを接続していない状態ですが、ボックス内はもう余裕がありません・・・。

なので、最も一般的なPVKボックス（安い）を追加して、新たに穴あけ。

照明関係の配線は、このボックス内で行う事としました。

リレーモジュールに接続し、各照明に向かう配線は先ほども登場したWAGOを使って分岐しました。

緑と白の線は使用していない線です。

これで配線作業も終了！

白い線で接続してあるUSBコネクタは、Arduinoへプログラムを書き込むためにパソコンと接続してます。

現時点では、照明が点灯する照度の値がまだ未確定なのでパソコンを接続してモニタリングしています。

モニタリングの結果、フォトレジスタの数値が800以上になった時に点灯するようにプログラミングしました。

超音波センサーは4mくらいまでは正確に測れるので、4m以内に近づいた時に点灯させる予定だったけど、2.5m先の門扉を微妙に検知してしまう時があるので、2.3m以内に設定。

なので照明が点灯する条件は、照度センサーの読取値が800以上で2.3m以内に人が近付いた時。

実際の作動状況

それでは、実際の作動状況を見てみましょう。

庫内の荷物検知は動画じゃないと分かりにくいので動画を撮ってみました。

（再生を押すと動画が読み込まれます 10.3MB）

プログラムが1周するのに合計約2秒の待ちを入れてあるので、信号機が変わるのに最長で2秒の遅延があります。

待ちを入れなければ、ほぼリアルタイムで変えることは可能なのですが、1日に0～2回くらいの宅配の為に、そんなにセカセカ動かす必要は無いと判断しました。超音波センサーの寿命にも影響があるかもしれないし。。

初めは1周4秒でプログラムをしていたのですが、動きの速い配達員さんの時、信号機の切り替えの方が遅い時があったので・・・。

荷物の検知精度に関しては、もうほぼ完璧です✌

動画では直径5cm・厚さ1cm程度のマスキングテープを使用していますが、ボックス内のどこに置いてもほぼ検知してくれます。

超音波センサーを各段に2つ配置したのが効いています。

逆に何も無いのに反応してしまうなんてことも、今まで1度もありません。

正直、ここまで精度よく出来るなんて思ってもいませんでした🤗

控えめに言って最高

それでは、照明の方はどうでしょう？

これくらい暗くなると、照度センサーの点灯条件に入ります。