格安スマートリモコンの作り方
材料費400円の赤外線送受信回路を、1,800円のラズパイZeroに載せて、Google Homeから操作する方法を、ゼロから丁寧に解説する。
https://gyazo.com/2e3ac16705fdb26481c7da724b1e6676
安かろう悪かろうでは決してなく、むしろ市販のスマートリモコンでは出来ない、きめ細かな操作も簡単に実現できる。（例えば、こんなことが出来る → TOP） 電子回路を作ったことのない初心者でも作れるよう、電子部品の買い方から、丁寧に説明する。
実用的なスマートホームを、簡単に、安く構築したい方は、ぜひ！
電子工作の基本
素晴らしく丁寧な解説なので、予備知識ゼロでも理解できるはず
ここで紹介するスマートリモコンの回路も、まずはブレッドボードを使って、半田付けをせずに試作する。
試作品をしばらく使ってみて問題がないようなら、基板に半田付けして完成させる。
小学校高学年向けのサイトなので、予備知識ゼロでも理解できるはず
読むのは、実際に半田付けをする段階になってからでもよい
電子部品
1台あたりの材料費は 378 円（赤外線LEDを4個載せる場合）
https://gyazo.com/a38b8fd566e05a3ccc7065323a096bff
ただし、試作のためのブレッドボードや、抵抗（100本入り）の余った材料にかかる費用も含めると、総額は1,169円。
ふつうのLED ← 可視光線のふつうのLEDも買っておくと、試作時に、赤外線LEDの動きを確かめやすい 200円 抵抗 27Ω 1W（100本入） ← より遠くに赤外線を届けたければ、より小さい抵抗も買っておくとよい 0円 ジャンパ・ワイヤー（オス - オス）（抵抗の脚などの廃材で代用）
（価格は税込。通販の場合、送料は500〜600円。2018年2月17日現在）
その他の機材
以下の機材は、すでに類似品が手元にあるなら買う必要はない。
はんだごて
とりあえずブレッドボードの試作品で様子を見るだけなら、無理に頑張って半田付けする必要はない
ラズパイ
スマートリモコンとして使うだけなら、Zero WHで十分。消費電力も少ないので、むしろ好都合
秋月電子通商でも買える（ケース付き。2,680円） スマートリモコンとして使うだけなら、8GBで十分
ラズパイZeroの消費電力は少ないので、わざわざ買わなくても、普通のACアダプタを流用しても構わない
このアダプタはラズパイ3にも使える5V3A仕様なので、電源トラブルに悩みたくないなら、買って損はない
/icons/炎上.icon注意 /icons/炎上.icon
部品が手に入ったら、いよいよ電子回路を試作するが、回路の設計や配線などを間違えると、ラズパイは簡単に壊れる。
作業はくれぐれも注意深く。慎重に。自己責任で。
赤外線を受信する回路
受信モジュールとラズパイを、3本のワイヤーで繋ぐだけ。
https://gyazo.com/9631c20c435484e6613607a095bc7a23
赤外線受信モジュール OSRB38C9AA
https://gyazo.com/5b7443fb9c1f251be0e3b433cf4b7305
OUTPUT → GPIO18（物理番号12）
GROUND → GND（物理番号6）
VCC ← 3.3V（物理番号1）
ちなみに、もし受信の精度を上げたければ、CRフィルターを付けると尚よい。
回路図 → データシート の2ページ目の「For Noisy Power Supply」 部 品 → 抵抗 22kΩ、47〜100Ω、コンデンサ 47〜100μF（これら3つの部品は、上述の電子部品には含めていない）
Raspberry PiのGPIOの番号
GPIO番号
https://gyazo.com/e1544c57cae1987ec6aae2cdbabb168a
物理番号
https://gyazo.com/dd6ce073827633307a62e43f874495aa
赤外線を発信する回路
（冒頭に「WiringPiのせいで1mしか赤外線が届かない」との記載があるが、WiringPiを使わない方法を紹介するのでご安心を）
https://gyazo.com/a4e17c6392849499a7a2b0586415af5e
MOSFET 2N7000
https://gyazo.com/5af7883790952f24a6ef6115ea3a4638
MOSFET IRFU9024NPBF
https://gyazo.com/16d293b464a3a4abe2adcf4f7137af4b
赤外線LEDの電流と個数の調整
より遠くまで赤外線を飛ばしたければ、赤外線LEDに流れる電流を増やせばよい。例えば、抵抗を半分にしてみた（2つの27Ωを並列に繋げてみた）ら、飛距離が5m以上になった。（27Ωのときは3m以上だったので、倍近く伸びた。）
より広範囲に赤外線を飛ばしたければ、赤外線LEDの個数を増やして、いろいろな方向に赤外線を発光すればよい。ただし、赤外線LEDを増やす際には、LEDごとに抵抗を繋げることを忘れずに → cf. LEDのご利用方法 の一番下の図 ラズパイで回路を制御
ブレッドボード上に試作した回路を、ラズパイから制御して、赤外線を送受信する。ここでは、GPIOの制御ライブラリ pigpio による制御方法を紹介する。 （なお、赤外線の送受信でよく用いられる LIRC は使わない。散々試したが、何をするにも手間がかかるので諦めた。例えば、学習した赤外線コードを発信するには、root権限でのデーモン再起動が必要だったりする。） （pigpioなら、デーモンを一度起動してしまえば、ユーザ権限でもGPIOを高い精度で制御できる。）
pigpioのインストール
code:sh
$ sudo apt update
$ sudo apt upgrade
$ sudo apt install pigpio python3-pigpio
$ sudo systemctl enable pigpiod.service # ラズパイ再起動時に pigpiod を自動的に起動させる
$ sudo systemctl start pigpiod # いますぐ pigpiod を起動
（過去にLIRCやその他GPIO系ライブラリを導入したことがあるなら、それらを無効にしておいた方が無難？）
GPIOの設定
GPIO17を、output（w）に設定し、出力を low（0）にしておく。
GPIO18を、input（r）、かつ、pull up（u）に設定する。
（注意：設定内容は電子回路によって異なる。市販の既製品などを制御する場合は、製品に応じた設定が必要。）
code:sh
$ echo 'm 17 w w 17 0 m 18 r pud 18 u' > /dev/pigpio
コマンドの意味はこちら
ラズパイの起動時に、自動的にGPIOの設定を行うようにしておく。
（先ほど同様、電子回路に応じた内容で設定する。）
code:sh
$ crontab -e
# 初めての場合は、どのエディタで編集するか聞かれるので、好きなエディタを選ぶ
# 最後の行に以下の1行を追加して、保存する
@reboot until echo 'm 17 w w 17 0 m 18 r pud 18 u' > /dev/pigpio; do sleep 1s; done
（ちなみに、これは「デーモンpigpiodが起動して、GPIOの設定が成功するまで、1秒おきに設定を試みる」という設定）
pigpioによる送受信プログラム
code:sh
学習
例えば、照明をONにする赤外線コードを学習するには、以下のコマンドを実行してから、リモコンのONボタンを押す。
code:sh
$ python3 irrp.py -r -g18 -f codes light:on --no-confirm --post 130
Recording
Press key for 'light:on'
Okay
学習した赤外線コードは、-fで指定したファイル codes に、light:on という名前で記録される。
なお、-r は record、-g18はGPIO18を意味する。
--no-confirmを指定しない場合は、確認用にもう一度、リモコンの同じボタンを押すように促される。
また、--post 130には、学習を打ち切る目安を指定する。この場合、赤外線の受信が130ミリ秒途絶えたら、そこで赤外線コードが終了したものとみなす。
（補足：学習が失敗する場合の対処方法）
対処法（その1）：--postを調整してみる
--postのデフォルトはかなり短い（15ミリ秒）ので、35〜130ミリ秒あたりに調整する。
実際、我が家のエアコンのリモコンは、デフォルトでは学習に失敗したが、35にしたら成功した。
おそらく、130にしておけば、大抵のリモコンに対応できるはず。
赤外線リモコンの通信フォーマットによると、赤外線コードのリピート間隔は最長でも約130ミリ秒なので、130にしておけば、ボタンの長押しによる繰り返しも1つの赤外線コードとして学習できるはず。 130だと長過ぎて雑音を拾うかもしれないが、雑音は受信側が無視するだけなので害は少ないはず。学習に失敗して、試行錯誤するよりマシ。
対処法（その2）：暗い場所で学習を試みる
昼間の日光や部屋の照明などにも赤外線は含まれるので、暗い場所で試すと成功する場合もある。
対処法（その3）：赤外線受信回路から離れた場所で、リモコンを操作してみる
リモコンが近過ぎると、むしろ受信回路に赤外線が届かないこともある。
対処法（その他）：他にも調整可能なパラメータがあるので、ファイル irrp.py の冒頭の説明を参照されたい。
対処できないケース：リモコンと家電とが双方向にデータを交換するような特殊な赤外線コードは学習できない。
送信
先ほど学習した赤外線コードlight:onを送信するには、以下のコマンドを実行する。
code:sh
$ irrp.py -p -g17 -f codes light:on
点灯したら成功！
もし点灯しないなら、上述の対処法を試すか、そもそも電子回路に配線ミスや接触不良がないか調べる。
なお、-p は playbackという意味。デフォルトのキャリア周波数は38kHzだが、世の中には36kHz、40kHz、56kHzなどの赤外線コードも存在する。もしインターネットなどから拾ってきた、38kHz以外の赤外線コードを発信する場合には、--freqでキャリア周波数を指定するとよい。
Google Homeから操作
回路さえ完成すれば、あとの作業は簡単。
送受信コマンドをhubotに登録して、IFTTTアプレットを用意するだけで、Google Homeから回路を操作できるようになる。
https://gyazo.com/eb28062a6a8f7e8e639bc206a644bbc5
まだ Google Home から IFTTT 経由で hubot にメッセージを送ったことがない場合は、こちら（TOP）の「ドキュメント」の「概要」を参照されたい。 hubot-broadlink-rmを導入
自作回路をhubotから操作できるようにするため、hubot-broadlink-rmをインストールする。
次に、以下の手順で、hubot-broadlink-rm をインストールする。
code:sh
$ cd ~/homebot # hubotのディレクトリに移動
$ npm install hubot-broadlink-rm # hubotを拡張するスクリプトをインストール
ファイル external-scripts.json を以下のように編集すれば、導入完了。
code:js
[
"hubot-broadlink-rm", // この1行を追加
:
]
これで、hubotにUNIXコマンドを登録して、実行できるようになった。
【注意】node.jsは安定板（ver. 8のLTS）を使うこと。開発版（ver. 9）は、自力で問題を解決できる技術者向け。
コマンドを作る
先ほどダウンロードしたファイル irrp.py を、~/homebot/binに移す。
code:sh
$ cd <irrp.pyのあるディレクトリ>
$ mv irrp.py ~/homebot/bin
$ cd ~/homebot
$ mkdir data # 学習した赤外線コードなどを保管するためのディレクトリを用意しておく
学習用のコマンド bin/pi-learn.shを用意する。
code:bin/pi-learn.sh
name=$1
python3 bin/irrp.py -r -g18 -f data/pigpio.json --no-confirm --post 130 "$name"
学習した赤外線コードは、ファイルdata/pigpio.jsonに記録するようにする。
送信用のコマンド bin/pi-send.shを用意する。
code:bin/pi-send.sh
name=$1
python3 bin/irrp.py -p -g17 -f data/pigpio.json "$name"
実行権限を与える。
code:sh
$ chmod 755 bin/pi-learn.sh bin/pi-send.sh
動作を確認する。
code:sh
$ bin/pi-learn.sh lighton # 点灯コードを学習
$ bin/pi-send.sh lighton # 点灯コードを送信
照明が点灯したらOK。
hubotにコマンドを登録
作ったコマンドを、hubotに登録する。
code:sh
$ bin/hubot # hubotを起動 （20秒ほどかかるので、のんびり待つ）
homebot> homebot command pi:learn bin/pi-learn.sh '#' # 学習コマンドを登録
set !pi:learn to bin/pi-learn.sh '#'
homebot> homebot command pi bin/pi-send.sh '#' # 送信コマンドを登録
set !pi to bin/pi-send.sh '#'
hubotで学習と送信
動作確認のため、今度は照明の消灯コードを学習する。
code:sh
homebot> homebot send pi:learn(lightoff)
# リモコンの消灯ボタンを押す
# 学習コマンドの実行が終わると、以下のメッセージが表示される。 （学習コマンドの実行中は、メッセージは表示されない）
bin/pi-learn.sh 'lightoff'
Recording
Press key for 'lightoff'
Okay
学習した消灯コードを送信して、照明が消えればOK。
code:sh
homebot> homebot send pi(lightoff)
bin/pi-send.sh 'lightoff'
homebot> # Ctrl+d で hubot を終了する
Slackから操作
以下のコマンドでhubotをSlackに接続したら、Slackからメッセージhomebot send pi(lighton)を送って、点灯を確認。
code:sh
$ bin/hubot --adapter slack
Google Homeから操作
「OK Google、明るくして」とGoogle Homeに話しかけたら、homebot send pi(lighton)というメッセージを送信するようなIFTTTアプレットを作る。（詳しい作業手順は、こちら → Google HomeでRM Mini3を操作する） 「OK Google、明るくして」と話しかけて、照明が点灯すれば大成功！
既製品にも応用できる
紹介した方法は、自作の赤外線送受信回路だけでなく、市販の既製品にも、そのまま応用できる（はず）。
（いずれも2018年3月24日現在の価格）
2018/2/16 Amazon.co.jpアソシエイト