M5StackでRTC付きのスマートウォッチを作ってみる【ハード編】

 M5Stackとウォッチバンドを組み合わせてスマートウォッチを作成してみました。RTC(Real-Time Clock)を組み込むと電源を切っても時間を記憶できるため実用的になります。まずはハードウェアの製作方法を紹介します。

 もくじ(Index)

始める前に

 今回の記事ではLiPOバッテリーの配線を扱うので、扱いには十分注意してください。コネクタの交換時にショートしやすいと思います。事故が起きても当ブログでは責任は取れませんのであらかじめご了承ください。

Basicのみです。

 2019/8/27に気づいたのですが、PCF8574のI2Cアドレスが0x68のため、Gray、Fireで使用しているI2Cアドレスが重複します。正しくRTCから時間が取れません。Basicのコア以外は動かないので注意してください。

 記事を見て作ろうと思ってしまった方すいません。

用意するもの

 M5Stackの他にもいくつか用意するものがあります。

M5Stack関連

①M5Stack本体

 M5StackBasicかM5StackGrayを用意します。

②ウォッチバンド

 ウォッチバンドは2019/8/3現在ではスイッチサイエンスでは品切れです。AliExpressのオフィシャルショップM5StackOfficialShopで購入しましょう。

★2019/8/2に新しいタイプ(第三世代)のウォッチバンドも発売されています。改良型なのでM-Busが固定されるようになった分、スペースが狭くなっています。
 恐らくこちらにもRTCは入ると思いますが確認はしていないので入らない可能性もあります。その点はご了承ください。
※ 2019/8/16に購入して現在届くのを待っています。

●今回の記事で利用しているウォッチバンドは1つ前のモデルになります。(下記のリンクの商品です。NEWと書いてありますが第二世代になります。)

AliExpress.com Product – M5Stack Multi-function Watch! With 700mAh Battery for Arduino & Micropython ESP32 Core Intelligent Programmable Watch with Band

③PowerSwitch for M5Stack

 RTCを内蔵するためには、ウォッチバンドだけのスペースでは足りないのでThousanDIY(@tomorrow56さん)が頒布しているPowerSwitch for M5Stackを使用すると上手く入ります。購入は下記からできますので、品切れの場合は入荷通知を受け取れるようにしておくといいでしょう。

 PowerSwitch for M5Stackは、電源が完全に切れずいつの間にか電池が無いというM5Stackの欠点を補うもので、持っていると非常に便利です。

部品

①RTC(Realtime Clock)

 5mm厚のRTCを用意します。私はPCF8523を利用しました。高精度のDS1307のモジュールも入ると思います。

両方ともI2Cアドレスは0x68のためBasicのコアでしか動きません。注意してください。

②L字ピンヘッダ

 直接半田付けする場合は必要ありませんが、記事ではL字ピンヘッダを使って配線します。5ピン×1、2ピンx3を用意します。

③2.54mm デュポンケーブル

 20cmだと長いので適当な長さに短くします。直接半田付けする場合は配線ケーブルのみでも可能。

④蝶番(最新版のウォッチバンドでは不要)

 古いタイプのウォッチバンドは、完全に固定されておらずパカパカ開いてしまうため下記の蝶番(10mm x 8mm)を接着剤で固定しました。

★ 下記のリンクは 海外発送のマーケットプレイス製品です。届くまでに2~4週間程度かかります。

SODIAL(R)12 x 1/12 ドールハウス ミニチュア 家具 キャビネット クローゼット ミニヒンジ-ゴールデン

⑤M3×22mmのネジ

 M5StackCore、PowerSwitchモジュール、ウォッチバンドのケースを固定するネジはM3 x 22mmのネジが必要です。

★ 下記のリンクは 海外発送のマーケットプレイス製品です。届くまでに2~4週間程度かかります。

uxcell 十字穴付 ネジ プラスヘッドボルト ネジボルト パンネジ 304ステンレス鋼 M3 x 22mm 60個

⑥コイン電池(CR1220)

 RTCは時刻を記憶しておくために別途電池が必要です。CR1220を用意します。(100円ショップでも購入できます。)

ソニー SONY リチウムコイン電池 CR1220 水銀ゼロシリーズ CR1220-ECO

作成手順

 RTC付きのウォッチバンドを作成した際の手順を写真で紹介します。

ウォッチバンドを組み立てる。

 まずは組み立てます。M5Stackを積み上げるだけです。

蝶番を取り付ける

 そのままだとウォッチバンドとPowerSwitchモジュールの間が固定されていないのでここに蝶番を接着剤で貼り付けます。(私はダイソーの瞬間接着剤を利用しました。)

電池のコネクタを交換し、接続する

 PowerSwitch from M5Stackについているバッテリー接続用の端子は安全の理由から2.54mmピッチの端子になっています。圧着工具を用意しないのであればBATとGNDのピンへ直接半田付けでもいいでしょう。

 アキバで流通しているLiPO電池のコネクタとM5StackのウォッチバンドについているLiPO電池の極性が逆のためだそうです。

※ これはM5Stackに関わらず、LiPO電池は極性が違うものが流通しているので取り扱うときは十分注意しましょう。

用意するもの

 2.54mmピッチコネクタへ交換する際は圧着工具があった方がいいです。電子工作するうえで必要な長さのケーブルを作ることは多いので持っていて損はありません。

接続

BAT(赤)とGND(黒)を間違えないようにして取り付けます。

RTCの接続とピンヘッダの取り付け

 RTCは両面テープでウォッチバンド側に貼り付けています。

 L字のピンヘッダは高さがギリギリなので、RTCに取り付ける5ピンのものはピンヘッダを下げて基板の裏側も端子が出すぎないようにカットして半田付けしました。

 M-Busに取り付ける2ピン×3も全てピンを下げた状態にしました。また、3V3とGNDは1本だけでいいのですが、2本の方が安定するので2本使ったほうがいいでしょう。

 取付位置は電池を取り出しやすいように微妙に調整しています。

ピンヘッダをM-Busに取り付ける

 RTCはI2Cを使うので、M-Busから取り出す必要があるのは4本です。

  • SDA(G21)
  • SDL(G22)
  • 3V3
  • GND

配線

 I2Cなのでそれぞれの端子をつなぐだけです。

完成

 これでハードウェアの製作は終了です。動作確認用のスケッチは下記のGitHubで公開しています。

 

 電源を切っても時計が継続されている様子は下の動画を見てください。

製作過程

 Twitterでつぶやいていたので下記のスレッドを見てください。

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