キャンプでハック - キャンプで楽々ホットサンドが作れるスマート?ホットサンドメーカー

この記事は Akerun Advent Calendar 2022 - Qiita の7日目の記事です。

3日目の記事も書きましたので、こちらもどうぞ。

akerun.hateblo.jp

WebエンジニアのBunです。

数年前からキャンプ🏕にハマっています。多い時は週一くらいでキャンプに行ってます。最初はソロキャンですが、最近はよくグループで行きます。一人で静かに過ごすのも良いですが、みんなでワイワイするグループキャンプも楽しいです（夜は静かにしていますw）。

キャンプと言えば定番？のBBQですが、朝のホットサンドも格別お美味しいです。食パンにハームやチーズ、半熟目玉焼き...好きなものを色々挟んで、ホットサンドメーカーに乗せて、両面を数分ほど焼けば、美味しいサンドの出来上がりです。

しかし、こんな時もありますね。ホットサンドメーカーをコンロに置いたまま喋っているうちにこうなってしまいます。

何度も焼き加減をチェックするのも面倒なので、タイマー機能が付いているホットサンドメーカーならもっと手軽くいい感じに焼けるんじゃないかなと思って色々調べてみましたが、キャンプで使えるものは見つかりませんでした。残念。。。

なかったら作ります。ホットサンドメーカーではなく、後付けタイマーを。

アイディア

必須機能

タイマーの設定、変更が可能
設定された時間になったら、alerm（音）での通知が可能
ホットサンドメーカーをひっくり返した後、自動的にタイマー再設定が可能（これがないと、百均のタイマーを付けるだけで良いので）
後付けが可能（これは大事）
IoTっぽく、WiFi/BLEでインターネット、あるいはスマホに繋げて、いろんなホットサンドメニューの焼き時間の設定が可能

オプション機能

LCDパネルを付けて情報表示が可能
WiFi経由で自動的にクラウドからホットサンドメニューの取得が可能
数百℃まで計測できる温度センサーを付けて、焼き時間調整が可能

材料準備

色々部品が必要だったので、作りながら数回分けてAmazonでポチりました。ブラックフライデーセールに間に合っていないのがちょっと残念です。

マイコン：ESP32
各種センサー：6軸（加速度、ジャイロ）センサー、3軸磁気センサー
電子ブザー：電圧スピーカー（パッシブブザー）
各色発光ダイオード（LED）
スイッチ：タクトスイッチ
ボタン電池ホルダ：CR2032用
ブレッドボード
ジャンプワイヤ
ユニバーサル基板
はんだごてセット
その他諸々

試作

マイコンのLチカの確認から各種センサー、ブザー、タイマーの確認が取れたので、簡単な回路図を作ってブレッドボードに各種部品を組み込みます。

回路図

各パーツ毎に確認しながら問題なく組み立てたので、回路図までは作りませんでした。後日、作ってみたいと思います。

ESP32

ESP32はESP-32S NodeMCUを購入しました。DEVKIT V1のピン配置になっています。今回は下記のピンを使いました。

#define BEEP_PIN    13          // ブザーBEEP音のピン
#define BEEP_CHANEL 0      // BEEPのチャネル番号

#define LED_START   25       // 開始/終了LED用ピン

#define LED_BIT4    26          // タイマー表示用LED(4bit目)
#define LED_BIT3    27          // タイマー表示用LED(3bit目)
#define LED_BIT2    14          // タイマー表示用LED(2bit目)
#define LED_BIT1    12          // タイマー表示用LED(1bit目)

#define SW_START    33      // 開始/終了スイッチ
#define SW_TIMER    32       // タイマー設定スイッチ

6軸（加速度、ジャイロ）センサー、あるいは3軸磁気センサーはI2Cのピン22(SCL)とピン21(SDL)を使います。

各種センサー：6軸（加速度、ジャイロ）センサー、3軸磁気センサー

最初は6軸の加速とジャイロセンサーか、あるいは3軸磁気センサーでホットサンドメーカーのひっくり返しを判定しようと思いましたが、計算方法がやや複雑でしたので、シンプルに加速度のZ軸で判定するようにしました。

6軸（加速度、ジャイロ）センサーはMPU-6050を使いました。

void setup() {
  // SDA(GPIO21) / SCL(GPIO22)
  Wire.begin();         //I2C通信開始
  // センサ開始動作
  Wire.beginTransmission(0x68); //アドレス0x68指定でMPU-6050を選択、送信処理開始
  Wire.write(0x6B);             //MPU6050_PWR_MGMT_1レジスタのアドレス指定
  Wire.write(0x08);             //8を書き込むことでセンサ動作開始(Temp: disable)
  Wire.endTransmission();
}

Z軸加速度を取得し、0.9g前後でUP、-0.8gでDOWNとし、UP->DOWN、あるいはDOWN->UPになった時、ひっくり返しと判定しました。

void loop() {
  Wire.beginTransmission(0x68);     //アドレス0x68指定でMPU-6050を選択、送信処理開始
  // Wire.write(0x43);                 //GYRO_XOUT_Hレジスタのアドレス指定
  Wire.write(0x3B);                 //ACCEL_XOUT_Hレジスタのアドレス指定
  Wire.endTransmission(false);      //false設定で接続維持
  Wire.requestFrom(0x68, 6, 1);     //MPU-6050に対して6byte分データ(accel)を要求、I2Cバス開放

  int16_t ax, ay, az;

  //シフト演算と論理和で16bitのデータを変数に格納
  //ax～gzまで、16bit(2byte) × 7 = 14byte
  ax = Wire.read() << 8 | Wire.read();    //x軸の加速度の読み取り 16bit
  ay = Wire.read() << 8 | Wire.read();    //y軸の加速度の読み取り 16bit
  az = Wire.read() << 8 | Wire.read();    //z軸の加速度の読み取り 16bit

  // 連続3回分の軸加速度を取得し、その平均値でUP/DOWNを判定
  少し長いので、割愛
}

タイマー

シンプルに開始スイッチを押したら、タイマーを開始し、１分間隔のタイマーCallbackでTimeをカウントダウンします。設定Timeが0になったら、ブザーを鳴らします。

void IRAM_ATTR onTimer() {
  if (timeCounter > 0) {
    timeCounter--;
  }
  // Timeを3bitを表すLEDで表現
  setTimeLED();  
}

void startTimer() {
  timer = timerBegin(0, 80, true);
  timerAttachInterrupt(timer, &onTimer, true);
  timerAlarmWrite(timer, TRUN_OVER_TIME_UNIT * 1000000, true);
  timerAlarmEnable(timer);
  Serial.println("Timer started.");
}

ブザー（BEEP音）

設定Timeが0になったら、BEEP音を鳴らします。

void makeBeep() {
  ledcSetup(BEEP_CHANEL, 12000, 8);
  ledcAttachPin(BEEP_PIN, BEEP_CHANEL);

  ledcWriteTone(BEEP_CHANEL, 820); 
  delay(50);
  ledcWriteTone(BEEP_CHANEL, 0);    // 消音
  delay(50);
  ledcWriteTone(BEEP_CHANEL, 820); 
  delay(50);
  ledcWriteTone(BEEP_CHANEL, 0);
}

スイッチとLED

タクトスイッチ二つを用意し、Timeの設定とタイマー開始終了に使います。

ピンの数の制限もあって、とりあえず3つのピンにLEDを繋げて、二進数で最大7分（111b）の時間を表示します。4桁7セグメントLEDでも良かったなと後から気付きました。。。

void init() {
  // ピン情報設定
  pinMode(SW_START, INPUT_PULLUP);  // ボタンスイッチのピン番号と、入力(INPUT)を指定
  pinMode(SW_TIMER, INPUT_PULLUP);  // ボタンスイッチのピン番号と、入力(INPUT)を指定

  pinMode(LED_START, OUTPUT);
  pinMode(LED_BIT1, OUTPUT);
  pinMode(LED_BIT2, OUTPUT);
  pinMode(LED_BIT3, OUTPUT);

  digitalWrite(LED_START, LED_OFF);
  digitalWrite(LED_BIT1, LED_OFF);
  digitalWrite(LED_BIT2, LED_OFF);
  digitalWrite(LED_BIT3, LED_OFF);

  // 3bitのLEDのON/OFF設定
  setTimeLED();
}