ESP32 Matter Smart Light Controller - KERI's Lab

ESP32で作るMatterスマートホーム対応の人感センサ付き照明コントローラ。

機能

• 赤外線学習リモコン
  • 照明のリモコンの赤外線データを録画して再生することで、照明のON/OFFを制御。
• 人感センサ
  • 焦電型人感センサが人を検知すると自動的に照明をON、一定時間不検出だと照明をOFFに制御。
• 照度センサ
  • 日中の明るい環境では照度センサにより自動照明ONを無効化するオプションを用意。
• Matter Endpoint
  • スマートホームの規格Matterに対応。
  • WiFi経由でGoogleHomeアプリやAmazonAlexaアプリなどから照明ON/OFFと人感センサON/OFFを操作可能。
• RGB LED
  • LEDの色で動作状態をお知らせ。
• 物理ボタン
  • 基板上のボタンを押して直接照明をON/OFF。
• リモコン連携
  • リモコンの信号を受光して照明のON/OFF状態を同期。
  • リモコンのボタンを複数回押して人感センサON/OFFを操作。
• WebUI
  • ブラウザから照明・センサの操作、赤外線学習、各種設定変更が可能。

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使い方

初回セットアップ方法

1. Matterデバイス登録
   • Amazon Alexa/Google HomeアプリからMatterデバイスの追加を行う。
     • QRコード: https://project-chip.github.io/connectedhomeip/qrcode.html?data=MT:Y.K9042C00KA0648G00
     • ペアリングコード: 34970112332
   • Alexaアプリはなぜか2つ以上のデバイスがうまく追加できなかったので、GoogleHomeアプリ推奨。GoogleHomeでデバイスを追加してからAlexaにデバイスを共有すればAlexaにも設定できる。
   • Matterの製品登録していないので、認証されていないデバイスと警告が出るが続行する。
   • Matterには下記3〜4つのデバイスが追加されるので、適当に名前変更と部屋登録を行う。
     1. 照明デバイス: 照明のON/OFFスイッチ。「リビングのライト」などの名前にしておくとよい。
     2. プラグデバイス: 人感センサのON/OFFスイッチ。プラグの種類は一般のプラグに設定しておく。また、人感センサという名前にすると「アレクサ、人感センサをオンにして」と操作できる。
     3. 照明デバイス（常夜灯）: 常夜灯エンドポイントが有効な場合（デフォルト有効）に追加される。
     4. 端末デバイス: 自動的に追加されるが特に使用しない。
2. 赤外線データ登録
   照明ON/OFFの赤外線リモコンデータの登録を行う。WebUI（推奨）またはシリアルコンソールで操作する。
   • WebUI: 「設定」を開き「点灯ボタンを記録」「消灯ボタンを記録」を押してから10秒以内にリモコンを送信する。
   • シリアルコンソール: コマンド record on / record off を送信してから、照明リモコンのボタンを押す。
3. 各種設定（任意）
   デフォルト値（タイムアウト300秒、照度センサON）で使用する場合は設定不要。WebUI（推奨）またはシリアルコンソールで変更できる。
   • WebUI: 「設定」セクションから各項目を変更して「設定を保存」を押す。
   • シリアルコンソール: ambient <on|off> で照度センサ連動、timeout <秒数> でタイムアウトを変更。現在値は help で確認。

WebUI

WiFi接続後、デバイスのIPアドレスにブラウザでアクセスするとWebUIが表示される。
IPアドレスはシリアルコンソールのログ、またはルーターのDHCPクライアント一覧から確認できる。

機能	説明
照明 / 人感センサ / 常夜灯の操作	トグルボタンで直接ON/OFFを切り替える
明るさ連動の切り替え	照度センサ連動のON/OFFと閾値を設定する
赤外線リモコン学習	「設定」→「赤外線リモコン学習」からボタンごとに記録する（10秒以内にリモコン送信）
デバイス情報	設定ペインを開くとIPアドレス（IPv4/IPv6）、Wi-Fi、ファームウェア版、稼働時間、登録済みFabric一覧を取得・表示
デバイス名	ページタイトルとブラウザタブに表示される名前を設定する
ホスト名	<ホスト名>.local でのmDNSアクセスとOTA更新先に使用するホスト名を設定する
自動消灯タイムアウト	人感センサ不検出後に自動消灯するまでの秒数を設定する
常夜灯エンドポイント	Matterへの常夜灯デバイスの追加/削除を切り替える（要再起動）

動作仕様

• 人感センサによる自動制御
  • 人感センサが有効な場合、人を検出すると照明がONになり、一定時間（デフォルトは5分）非検出だと照明がOFFになる。
• Matter経由での制御
  • Matterには「照明デバイス」と「プラグデバイス」が追加され、それぞれ照明ON/OFFと人感センサON/OFFを操作できる。
• 照明ON/OFFと人感センサON/OFFの連動
  • 在室（人感センサ検出）中にMatterから照明をOFFにすると、人感センサは自動的にOFFになる（即時に照明がONになるのを防ぐため）。
  • 在室（人感センサ検出）中にMatterから照明をONにすると、人感センサは自動的にONになる（人感センサがOFFだとそのまま外出した際につきっぱなしになるため）。
  • 不在（人感センサ非検出）中にMatterから照明をONにすると、人感センサは自動的にOFFになる（即時に照明がOFFになるのを防ぐため）。
  • 不在（人感センサ非検出）中にMatterから照明をOFFにすると、人感センサは自動的にONになる（人感センサのOFFになると入出したときにONにならないため）。
• 照度センサ
  • 照度センサがONの場合、明るいときは人感センサによる照明ONが一時的に無効となる。なお、不在による自動照明OFFは常に有効。また、Matterデバイスによる照明ONは可能。
• 物理ボタン
  • ボタンを押すたびに照明のON/OFFをトグルする。
  • ボタンを5秒長押しするとMatterを初期化 (Commissioning Modeに) する。
• 赤外線リモコン連携
  • 照明OFF状態でリモコンのONボタンを押すと、照明がON状態になる（人感センサは上記の連動動作）。
  • 照明ON状態でリモコンのOFFボタンを押すと、照明がOFF状態になる（人感センサは上記の連動動作）。
  • 照明ON状態でリモコンのONボタンを押すと、人感センサがトグルする。
  • 照明OFF状態でリモコンのOFFボタンを押すと、人感センサがトグルする。

LEDランプの役割

LED	人感センサ連動	意味
白	ON	通常の人感センサ連動状態（人感非検出）
青	ON	通常の人感センサ連動状態（人感検出中）
消	OFF	人感センサ無効状態（人感スイッチがOFF）
黄	ON	照度センサで自動点灯が一時抑制（人感非検出）
青緑	ON	照度センサで自動点灯が一時抑制（人感検出中）
桃	-	Matter 接続待機 (Commissioning) 状態
赤	-	ネットワークエラー
緑	-	赤外線信号の待機中
緑 (点滅)	-	赤外線信号の送受信

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作り方

対応マイコン

• ESP32-C6: Seeed Studio XIAO ESP32C6
• ESP32-S3: Seeed Studio XIAO ESP32S3

実機

とりあえずミニブレッドボードで製作。

回路

• ピンアサインはソースコード app_config.h を参照。
• 赤外線受光モジュール: OSRB38C9AA
  • 38kHzの一般的なもの。GPIOに接続するだけ。
• 赤外線LED: OSI5FU3A11C
  • 2つ直列、FET(2N7000など)で制御する。
  • 参考: IR-Station/how-to-make.md | GitHub
• 人感センサ: EKMC1607111/EKMC1601111
  • GPIOに接続するだけ。
• 照度センサ: NJL7502L
  • 100kΩ程度でGNDにつなぐ(感度調整のため可変抵抗でもよい)。
  • 照度センサを使用しない場合はつながなくてよい。
• マイコン内蔵RGB LED: SK6812
  • DevKit上に実装されているものを使用。

ファームウェア開発

開発環境、ビルド、USB書き込み、OTA更新、WebUIのプレビュー・テストは ファームウェア開発ガイドを参照してください。

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ライセンス

• LGPL v2.1

開発

開発手順・構成・コーディングルールを参照してください。