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ESP-01/12/ESP32でSHARP製エアコンをWiFi操作

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ESP8266って？

ESP-01/12/ESP32でSHARP製エアコンをWiFi操作

ESP-01/12/ESP32でSHARP製エアコンをWiFi操作

自作スマートリモコンで操作する古いエアコンSHARP AY-M28SC
2019/04/14

　Wi-Fi(wifi)モジュールESP8266/ESP32開発ボードを使ってAC100V含む赤外線リモコン対応家電を操作する、いわゆるスマートリモコンの自作や非IRリモコン家電を無線で遠隔操作できる、いわゆるスマートコンセント・スマートプラグを自作してみるシリーズ。

　ESP8266/ESP-WROOM-32チップ単体やピッチ変換モジュールとの併用はより省スペースではありますが、ESP8266/ESP32開発ボードを使う方が、何かと手間もなく、無難です。

　今回は、とても古いSHARP製エアコン用のスマートリモコンを作りました。

　と言ってもArduinoやESP8266でリモコン送受信回路を作った時に有線や無線でブラウザからエアコンやテレビが一通り動作すること、スマートスピーカーを自作した時にテレビのON/OFFができることは既に確認済み。

　要するに今回は、エアコンの操作においてめぼしいボタン機能を一通り反映させた(上でスマートスピーカーで動作させてみたから書いた)に過ぎません。

　当初、パソコンやタブレット、スマホのブラウザから、これら家電を遠隔操作することを想定していましたが、今となっては、自身は、自作スマートスピーカーやメインPCにも搭載の自作スマートスピーカー機能を使って音声で操作するのがメインとなっています。

　よってブラウザからの無線操作のみならず、自作ラズパイスマートスピーカでエアコンを音声操作可能にします。

操作メニュー

　今回はとりあえず、自動、暖房、冷房、除湿、空気清浄機能(プラズマクラスタ)の運転・停止、設定温度の上げ下げ、お知らせボタン、静音ボタン、風量設定、風向き設定、表示ボタン、パワー切り替えボタンあたりを実装してみることに。

　尤もお知らせボタン、静音ボタン、表示ボタンあたりは要らないかもしれません。(そもそも表示ボタンってなんだっけ...？)

事前準備

　スマートリモコンを作るにあたっては、全ては「操作(ボタン・メニュー)に対して、どんな並びの赤外線信号を送信するか」であり、基本的に、これら以外の違いはなく、家電による差もない為、ハードウェアもソフトウェアも共通。

　よって作り方の詳細は、冒頭の自作スマートリモコンのリンク先に譲ります。

　事前準備としては、markszabo/IRremoteESP8266などESP8266用の任意のIR信号送受信ライブラリを使い、ESP8266で送受信回路を作って機能させたい家電のリモコンから受信機に信号を送信、これを解析して(読み取って)おき、操作ボタンと信号のリストを作っておきます。

　尚、今回の家電はエアコン(SHARP)ですが、IRremoteESP8266のIRrecvDump/IRrecvDumpV2では(信号方式としては)、UNKNOWNだったので、sendRaw()関数を使って生(raw)データを送ることにしました。

　ただ、自身は過去に後で使おうと取得してあったデータを配列に収めていたのですが、他のライブラリを使ったからのようで改めて受信データと比較してみたところ、エアコンに関しては、カンマ区切りの内、最初の1データは不要でした(あれ？反応しないな...と、これでちょっとハマりました)。

　あえて余計なデータが入ったものをauto_drive[]内に値をコメントアウトして残しておきました。

回路とスケッチ・プログラム

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <ESP8266mDNS.h>
#include <IRremoteESP8266.h>
#include <IRsend.h>
#include <Arduino.h>
#include <FS.h>
 
const char* path_root   = "/index.html";
 
  const char *ssid = "ssid";
  const char *password = "password";
 
//#define BUFFER_SIZE 16384
//uint8_t buf[BUFFER_SIZE];
 
uint16_t len;
uint16_t freq = 38;
 
ESP8266WebServer server ( 80 );
IRsend irsend(4);
#define SOFTAP_SSID "ESPAIRCON"
#define SOFTAP_PW "esp8266aircon"
 
boolean readHTML() {
  File htmlFile = SPIFFS.open(path_root, "r");
  if (!htmlFile) {
    Serial.println("Failed to open index.html");
    return false;
  }
  size_t size = htmlFile.size();
  if (size >= BUFFER_SIZE) {
    Serial.print("File Size Error:");
    Serial.println((int)size);
  } else {
    Serial.print("File Size OK:");
    Serial.println((int)size);
  }
//  htmlFile.read(buf, size);
  htmlFile.close();
  return true;
}
 
void handleRoot() {
  Serial.println("Access");
  char temp[100];
  int sec = millis() / 1000;
  int min = sec / 60;
  int hr = min / 60;
 
  snprintf ( temp, 100, "", hr, min % 60, sec % 60 );
  server.send(200, "text/html", (char *)buf);
}
 
uint16_t auto_drive[] = {
//120134564, 3820, 1868, 496, 420, 524, 1388, 496, 424, 520, 1388, 500, 420, 552, 1384, 500, 424, 520, 1392, 496, 420, 524, 1388, 496, 424, 520, 1388, 500, 1388, 500, 420, 548, 1392, 496, 420, 524, 1388, 496, 1392, 496, 1392, 496, 1388, 500, 420, 524, 420, 524, 1416, 492, 1396, 496, 420, 520, 420, 524, 424, 520, 420, 524, 1388, 500, 420, 520, 424, 524, 420, 520, 424, 524, 444, 524, 424, 516, 424, 524, 420, 520, 424, 520, 420, 524, 424, 520, 1388, 500, 424, 520, 420, 520, 420, 528, 1388, 524, 424, 516, 424, 524, 420, 524, 416, 524, 424, 520, 420, 524, 424, 524, 416, 524, 1388, 500, 420, 520, 424, 524, 1388, 524, 1388, 496, 1392, 496, 1388, 508, 1380, 500, 1388, 500, 420, 520, 424, 520, 420, 524, 448, 520, 424, 524, 1388, 496, 424, 520, 420, 524, 420, 524, 424, 520, 420, 520, 424, 524, 420, 520, 420, 524, 420, 524, 424, 520, 448, 524, 1388, 496, 424, 520, 420, 524, 424, 520, 420, 524, 420, 520, 424, 520, 424, 524, 416, 524, 420, 524, 1392, 520, 420, 524, 424, 520, 1388, 508, 1384, 492, 1392, 500, 1384, 500, 1388, 496, 424, 524, 424, 544, 420, 524, 1388, 496, 1396, 492, 1392, 500, 1384, 500,
 
3820, 1868, 496, 420, 524, 1388, 496, 424, 520, 1388, 500, 420, 552, 1384, 500, 424, 520, 1392, 496, 420, 524, 1388, 496, 424, 520, 1388, 500, 1388, 500, 420, 548, 1392, 496, 420, 524, 1388, 496, 1392, 496, 1392, 496, 1388, 500, 420, 524, 420, 524, 1416, 492, 1396, 496, 420, 520, 420, 524, 424, 520, 420, 524, 1388, 500, 420, 520, 424, 524, 420, 520, 424, 524, 444, 524, 424, 516, 424, 524, 420, 520, 424, 520, 420, 524, 424, 520, 1388, 500, 424, 520, 420, 520, 420, 528, 1388, 524, 424, 516, 424, 524, 420, 524, 416, 524, 424, 520, 420, 524, 424, 524, 416, 524, 1388, 500, 420, 520, 424, 524, 1388, 524, 1388, 496, 1392, 496, 1388, 508, 1380, 500, 1388, 500, 420, 520, 424, 520, 420, 524, 448, 520, 424, 524, 1388, 496, 424, 520, 420, 524, 420, 524, 424, 520, 420, 520, 424, 524, 420, 520, 420, 524, 420, 524, 424, 520, 448, 524, 1388, 496, 424, 520, 420, 524, 424, 520, 420, 524, 420, 520, 424, 520, 424, 524, 416, 524, 420, 524, 1392, 520, 420, 524, 424, 520, 1388, 508, 1384, 492, 1392, 500, 1384, 500, 1388, 496, 424, 524, 424, 544, 420, 524, 1388, 496, 1396, 492, 1392, 500, 1384, 500,
};
uint16_t cooler[] = {
...
};
uint16_t heater[] = {
...
};
uint16_t dry[] = {
...
};
...
 
void Auto_Drive() {
  Serial.println("AUTO");
  len = sizeof(auto_drive) / sizeof(uint16_t);
  irsend.sendRaw(auto_drive, len, freq);
  delay(10);
  irsend.sendRaw(auto_drive, len, freq);
  delay(2000);
  server.send(200, "text/html", "AUTO");
}
void Cooler() {
  Serial.println("COOLER");
  len = sizeof(cooler) / sizeof(uint16_t);
  irsend.sendRaw(cooler, len, freq);
  delay(10);
  irsend.sendRaw(cooler, len, freq);
  delay(2000);
  server.send(200, "text/html", "COOLER");
}
void Heater() {
  Serial.println("HEATER");
  len = sizeof(heater) / sizeof(uint16_t);
  irsend.sendRaw(heater, len, freq);
  delay(10);
  irsend.sendRaw(heater, len, freq);
  delay(2000);
  server.send(200, "text/html", "HEATER");
}
void Dry() {
  Serial.println("DRY");
  len = sizeof(dry) / sizeof(uint16_t);
  irsend.sendRaw(dry, len, freq);
  delay(10);
  irsend.sendRaw(dry, len, freq);
  delay(2000);
  server.send(200, "text/html", "DRY");
}
...
void handleNotFound() {
 
  String message = "File Not Found\n\n";
  message += "URI: ";
  message += server.uri();
  message += "\nMethod: ";
  message += ( server.method() == HTTP_GET ) ? "GET" : "POST";
  message += "\nArguments: ";
  message += server.args();
  message += "\n";
 
  for ( uint8_t i = 0; i < server.args(); i++ ) {
    message += " " + server.argName ( i ) + ": " + server.arg ( i ) + "\n";
  }
  server.send ( 404, "text/plain", message );
}
 
void setup() {
  Serial.begin(115200);
 
  SPIFFS.begin();
  if (!readHTML()) {
    Serial.println("Read HTML error!!");
  }
 
  WiFi.begin(ssid, password);
  irsend.begin();
  Serial.println("");
  // AP+STAモードの設定
  WiFi.mode(WIFI_AP_STA);
  //  WiFi.mode(WIFI_STA);
  // APとして振る舞うためのSSIDとPW情報
  WiFi.softAP(SOFTAP_SSID, SOFTAP_PW);
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(SOFTAP_SSID);
  Serial.println("----------");
 
  //wait for connection
  while ( WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.print("Connected to ");
  Serial.println(ssid);
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
 
  if (!MDNS.begin("espshaircon")) {
    Serial.println("Error setting up MDNS responder!");
    while (1) {
      delay(1000);
    }
  }
  Serial.println("mDNS responder started");
 
  server.on("/", handleRoot);
  server.on("/AUTO_DRIVE", Auto_Drive);
  server.on("/COOLER", Cooler);
  server.on("/HEATER", Heater);
  server.on("/DRY", Dry);
  ...
  server.onNotFound(handleNotFound);
 
  server.begin();
  Serial.println("HTTP server started");
 
  // Add service to MDNS-SD
  MDNS.addService("http", "tcp", 80);
}
 
void loop() {
  server.handleClient();
}

　ライブラリには、IRremoteESP8266を使わせて頂きました。

　自身もそうしましたが、この手のESP8266のスケッチ・プログラム概要としては、Webサーバを立てSPIFFSによりESP8266のメモリ上にトップページに各種ボタンを配置した操作画面となるHTMLファイルを置き、他に操作ごとのページ(URLだけあればよくHTMLファイルは不要)を作り、そこにアクセスするとそれぞれの操作信号を送信するという作りにするのが一般的でしょう。

　ESP8266によるアクセスポイントは、仮にESPAIRCONとしたので無線AP一覧にもこれが出てくることになります。

　ただ、家電の数だけSOFT_APを立てると1軒でも結構な数になり、帯域を消費してしまうとしたら、微妙かなと...。

　mDNSは、仮にespshairconとしたのでespshaircon.localでPCブラウザなどからアクセスでき、SPIFFSでHTMLファイルをアップロードしていれば、例えば、操作画面が表示され、espshaircon.local/AUTO_DRIVEにアクセスすると個別に自動モードでエアコンを起動操作できるようになっています。

　今回、エアコンで使うことになったirsend.sendRaw()の引数は、uint16_tだったため、IRrecvDump/IRrecvDumpV2ではunsigned intだったrawデータの型、データ長格納用変数もuint16_t型とし、定数であるリモコンで多く使われるという周波数38(kHz)もuint16_t型の変数に代入しました。

　ただ、htmlFile.read(buf, sizeでつまづき、SPIFFについては、(試してないのでなんですが、たぶん)未解決です。

　それでもブラウザからは操作できているので、とりあえず、よしとしました。

[2019/04/30 訂正・追記:]
　勘違い...、APモードにする(Soft_APを立てる)必要はありませんでした。

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <ESP8266WebServer.h>
#include <ESP8266mDNS.h>
#include <IRremoteESP8266.h>
#include <IRsend.h>
#include <Arduino.h>
#include <FS.h>
 
const char* path_root   = "/index.html";
 
  const char *ssid = "ssid";
  const char *password = "password";
 
#define BUFFER_SIZE 16384
uint8_t buf[BUFFER_SIZE];
 
uint16_t len;
uint16_t freq = 38;
 
ESP8266WebServer server ( 80 );
IRsend irsend(4);
 
boolean readHTML() {
  File htmlFile = SPIFFS.open(path_root, "r");
  if (!htmlFile) {
    Serial.println("Failed to open index.html");
    return false;
  }
  size_t size = htmlFile.size();
  if (size >= BUFFER_SIZE) {
    Serial.print("File Size Error:");
    Serial.println((int)size);
  } else {
    Serial.print("File Size OK:");
    Serial.println((int)size);
  }
  htmlFile.read(buf, size);
  htmlFile.close();
  return true;
}
 
void handleRoot() {
  Serial.println("Access");
 
  server.send(200, "text/html", (char *)buf);
 
  char message[20];
  String(server.arg(0)).toCharArray(message,20);
 
  if(server.arg(0).indexOf("AUTO_DRIVE") != -1){
    Serial.println("AUTO_DRIVE");
    Auto_Drive();
  }
  else if(server.arg(0).indexOf("COOLER") != -1){
    Serial.println("COOLER");
    Cooler();
  }
 ...
}
 
uint16_t auto_drive[] = {
3820, 1868, 496, 420, 524, 1388, 496, 424, 520,..., 500, 1384, 500,
};
uint16_t cooler[] = {
...
};
uint16_t heater[] = {
...
};
uint16_t dry[] = {
...
};
...
 
void Auto_Drive() {
  Serial.println("AUTO");
  len = sizeof(auto_drive) / sizeof(uint16_t);
  irsend.sendRaw(auto_drive, len, freq);
  delay(10);
  irsend.sendRaw(auto_drive, len, freq);
  delay(2000);
  server.send(200, "text/html", "AUTO");
}
void Cooler() {
  Serial.println("COOLER");
  len = sizeof(cooler) / sizeof(uint16_t);
  irsend.sendRaw(cooler, len, freq);
  delay(10);
  irsend.sendRaw(cooler, len, freq);
  delay(2000);
  server.send(200, "text/html", "COOLER");
}
void Heater() {
  Serial.println("HEATER");
  len = sizeof(heater) / sizeof(uint16_t);
  irsend.sendRaw(heater, len, freq);
  delay(10);
  irsend.sendRaw(heater, len, freq);
  delay(2000);
  server.send(200, "text/html", "HEATER");
}
void Dry() {
  Serial.println("DRY");
  len = sizeof(dry) / sizeof(uint16_t);
  irsend.sendRaw(dry, len, freq);
  delay(10);
  irsend.sendRaw(dry, len, freq);
  delay(2000);
  server.send(200, "text/html", "DRY");
}
...
void handleNotFound() {
 
  String message = "File Not Found\n\n";
  message += "URI: ";
  message += server.uri();
  message += "\nMethod: ";
  message += ( server.method() == HTTP_GET ) ? "GET" : "POST";
  message += "\nArguments: ";
  message += server.args();
  message += "\n";
 
  for ( uint8_t i = 0; i < server.args(); i++ ) {
    message += " " + server.argName ( i ) + ": " + server.arg ( i ) + "\n";
  }
  server.send ( 404, "text/plain", message );
}
 
void setup() {
  Serial.begin(115200);
 
  SPIFFS.begin();
  if (!readHTML()) {
    Serial.println("Read HTML error!!");
  }
 
  WiFi.begin(ssid, password);
  irsend.begin();
  Serial.println("");
  // AP+STAモードの設定
  //WiFi.mode(WIFI_AP_STA);
  WiFi.mode(WIFI_STA);
 
  //wait for connection
  while ( WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.print("Connected to ");
  Serial.println(ssid);
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
 
  if (!MDNS.begin("espshaircon")) {
    Serial.println("Error setting up MDNS responder!");
    while (1) {
      delay(1000);
    }
  }
  Serial.println("mDNS responder started");
 
  server.on("/", handleRoot);
  server.on("/AUTO_DRIVE", Auto_Drive);
  server.on("/COOLER", Cooler);
  server.on("/HEATER", Heater);
  server.on("/DRY", Dry);
  ...
  server.onNotFound(handleNotFound);
 
  server.begin();
  Serial.println("HTTP server started");
 
  // Add service to MDNS-SD
  MDNS.addService("http", "tcp", 80);
}
 
void loop() {
  server.handleClient();
}

[2019/05/06 訂正・追記:]
　勘違い...、太字で強調しましたが、こんな風にしたら、SPIFFSで操作パネルを表示する恰好でいけました。
　元々あった2箇所3行のコメント行をやっぱり有効にする。
　handleRoot()内にコマンドの数だけ条件分岐を追記(これを忘れてたのが元凶)。
　これは前段のスケッチでも修正済みですが、void Power()など各関数のデータ長計算時の分母の方のsizeof()の引数をuint8_tからuint16_tに修正。
　あと前掲のスケッチは、bufやBUFFER_SIZEをコメントアウトしただけで代替がないのでserver.send(200, "text/html", (char *)buf);行でエラーになります...ね、すみません。

操作パネル例

　SPIFFSを利用する場合、例えば、メインメニューは、メイン操作パネル、エアコンの場合、自作スマートリモコンで東芝エアコン大清快を遠隔操作の例のようになります。

リモコンとしてのESP8266

　ESP8266とリモコン参照。

備考

　エアコン操作用自作リモコンの場合、設置位置には注意が必要です。

　赤外線LEDにもよるでしょうし、LED先端付近において光線が拡散しない工夫の有無にもよるでしょうが、自身が今回使ったものは、指向性が高い(向きが重要な)ものであり、赤外線LEDは、ブレッドボードに挿した状態で使用しました。

　赤外線LEDを3つ装着して試してみたところ、エアコン側の受光部と水平位置であれば、1m程度離れても、多少の傾きなら下方向からも操作できましたが、あまり角度を付けると操作できませんでした。

　ちなみに赤外線LEDが1つしかない専用リモコンでは、2〜3m離れても、広角でも操作できます。

　テレビなどなら受光部付近に設置しやすいですが、エアコンは、往々にして天井付近にあるので常用するなら、赤外線LEDの光線を増強して自作リモコン(赤外線発信器)置き場に自由度をもたせるか、光線が届くよう工夫して設置する必要があります。

　自身は、エアコンの受光部付近に自作の発信機を配置する予定なので信号の増強は考えていません。

　欲を言えば、エアコンに限っては、音声やスマートリモコンから操作した場合に備えて例えば、エアコン専用リモコンにON/OFFボタンなどがついていてリモコンの電源を入れたらエアコン本体の運転状態を自動受信してくれたりするとありがたいんですけどね...。

　現状だと例えば、音声操作時とエアコン専用リモコンの温度設定が異なる場合、音声(遠隔)操作後、専用リモコンを併用しようと思うと微妙な状況も...。

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