先日から稼動し始めた店のCO2センサーで使っているモジュールのCCS811だけど、エラーでモジュールの電源入れ直せというメッセージと共に落ちていた。

pi@raspberrypi:~/ccs811 $ sudo systemctl status ccs811.service
● ccs811.service - ccs811 moniter Daemon
Loaded: loaded (/home/pi/ccs811/ccs811.service; enabled; vendor preset: enabled)
Active: active (running) since Wed 2020-10-21 13:12:40 JST; 4s ago
Main PID: 22651 (python3)
CGroup: /system.slice/ccs811.service
└─22651 /home/pi/ccs811/.env/bin/python3 /home/pi/ccs811/ccs811.py
Oct 21 13:12:45 raspberrypi python3[22651]: Traceback (most recent call last):
Oct 21 13:12:45 raspberrypi python3[22651]: File "/home/pi/ccs811/ccs811.py", line 79, in
Oct 21 13:12:45 raspberrypi python3[22651]: main()
Oct 21 13:12:45 raspberrypi python3[22651]: File "/home/pi/ccs811/ccs811.py", line 60, in main
Oct 21 13:12:45 raspberrypi python3[22651]: wrapper = CCSWrapper()
Oct 21 13:12:45 raspberrypi python3[22651]: File "/home/pi/ccs811/ccs811.py", line 18, in init
Oct 21 13:12:45 raspberrypi python3[22651]: self.ccs811 = adafruit_ccs811.CCS811(self.i2c)
Oct 21 13:12:45 raspberrypi python3[22651]: File "/home/pi/ccs811/.env/lib/python3.7/site-packages/adafruit_ccs811.py", line 121, in init
Oct 21 13:12:45 raspberrypi python3[22651]: "Device returned a error! Try removing and reapplying power to "
Oct 21 13:12:45 raspberrypi python3[22651]: RuntimeError: Device returned a error! Try removing and reapplying power to the device and running the code agai

自動でonn/offしようと考えると、データシートみると最大で54 mA(常時観測のモード1だと30 mAなので大抵はこっちで考えてもOKかも)なのでGPIOのoutput直でon/offきりかえは無理。

無人で再起動かけようとするとトランジスタも必要かな。

作ったUVC除菌ロボ試作機のメモ。

本体

Raspberry Pi Model B+

cat /proc/device-tree/model
Raspberry Pi Model B Plus Rev 1.2

OS

pi@raspberrypi:~$ cat /etc/debian_version
9.11

ネットワーク回り

基本はwifi。ハードは余っていた古いトングル。無防備にカメラを動かしていると熱暴走でつながらなくなる。トングルに扇風機で風を当てている分には動作する。ファンをつけないとカメラを実運用にのせるには厳しいけれども取り敢えずそのまんま。

なお、移動させないときは有線接続もつかっている。

lsusb
Bus 001 Device 004: ID 0789:0168 Logitec Corp. LAN-W150N/U2 Wireless LAN Adapter

電源回り

使用する電圧はラズベリーパイの5v、UVC殺菌灯の20V(17v以上ぐらいでギリギリ点灯可能)、モーターの6v(定格オーバーなのでPMWで調整)。モバイルバッテリーから全て取りたかったが選定ミスのため取り敢えずあるもので間に合わせた。

ラズパイ用+UVC用電力

PDマークが付いていたので20V引っ張れると思って買ったモバイルバッテリーから。USBの口が2つ付いているので、一つはそのままラズパイの電源へ。

もうひとつは、PDのトリガーケーブルで20VのUVC用電力をとりたかった。仕様確認ミスで20Vの出力はされなかった。20V指定のトリガーケーブルをさすとモバイルバッテリーの仕様上最大の15Vがとれた。（15vまでの仕様のUSB PDに20v指定をしていした場合に15vがとれるのは仕様で決められた動作かに関して未確認。）秋月のDCDCコンバーターキットで20vに昇圧している。

モーター用電力

モータードライバーが程よいものが無かったので取り敢えずＢＤ６２１１Ｆ－Ｅ２。定格が1Aで130モーターが最大2.2Aぐらい使うので不足。いずれにせよ変更をしないといけないので取り敢えずで、単三電池4本の電池ボックスで6Vで動かしている。

カメラ回り

mjpeg_streamerのシェルを叩き読み込んだカメラ画像をiframeで表示。カメラは普通のUSBカメラ。いま外しているけどラズパイ本体のUSBポートにさして使う。

何かのsoファイルがデフォルトだと読み込めなくてシェルないでパス指定したはず。（記録とるのが遅れたので細かくは忘れた。）カメラ動かすとUSBポートがかなり熱をもつ。扇風機で風を当てていれば動くけれども、実運用はファンをつけないといけない。

動力回り

構成

前輪

コーナンで売っていた100円ぐらいのキャスターで動力はない。

後輪

タミヤのダブルギアボックスにスポーツタイヤのセット。ダブルギアボックスの中に入っているモーターはデータシートが見つからない。130モーターという企画らしく大体2.2Aが最大定格みたいなのでそれを目安にする。（が、取り敢えず手持ち部品がないのでＢＤ６２１１Ｆ－Ｅ２で代用。）

電源

単三電池4本(1.5 v * 4 本 =6 v)を制御用のラズベリーパイ、殺菌灯本体とは別に引っ張っている。

配線

モータードライバーの使い方はこちら。電源から取っている6vフルで動かすとモータードライバーが耐えられないのでpwmで40%まで落として使っている。右車輪用と左車輪用の二つのモータードライバーを使用。使用しているGPIOはソース参照。

UVCライト回り

点灯機能の制御

配線はこちらの通り。GPIOはソース参照。使用している部品は秋月で売っていた2SK4017。

電源

前述のとおりモバイルバッテリーから引き出した15Vを20Vに昇圧したもの。18vぐらいでギリギリ点灯するぐらい。

UVCライト本体

基本的にこちらのとおり。E17殺菌灯はAliExpressがやすいけど日数がかかるしどうせ数100円なのでアマゾンあたりにあるもので良いと思う。

LEDドライバーはAliで探した。国内でもあると思うけど探していない。

E17ソケットはホームセンターで数100円。送料抜きならモノタロウが一番やすかった。モノタロウでもの買う人は一緒に発注しておくといいかも。

UVC作成キットは需要ありそうなのでキットで売り出すかもしれません。手持ち資材があれば、ツイッター(@YoshitakeKitamu)に連絡もらえれば計1000円＋送料＋消費税ぐらいで譲れます。

電球単体でかったのはAliから。

かった店ではもう売っていないけどよそでShenzhen Awell Technology Co. Ltdというメーカー製として売っていたものと同じ気がする（スペックがwicm2というワカラナイ単位になっていたり）。ただ、そのメーカーでlinkedinにアカウントがありURLが乗っているがアクセス警告（linkedinのブラックリスト的なものらしい）がでるのでそれ以上アクセスできていない。linkedinのアカウントが怪しい？？

CNLightのZW3Z1Wというものの類似品という扱い？wicm2という単位をμw/cm2と読みかえるとスペックがにているので公称30cmで30μw/cm2以上と理解しておけばよさそう。実測はできていないけど間違ってみた時に目がやられるので桁がずれているほどスペックが低いということはなさそう。なお、CNLightのものもウシオのランプよりに較べて公称スペックが明らかに高いので実測値は結構違うかも。

いつもの参考サイトによると、5.1 mJ/cm² で 99.9% まで不活化程度の論文（査読前）がでている。公称スペックを信じて計算すると、120 cmで7.5 μw/cm2なので666sで99.9％。３分で1/10ぐらい。

家族がコロナにかかるとごはん渡しにいくのも危険ですね。

ということで手持ちのマシンを改造し、「ラジコンのように動く台車（除菌機能付き）」を作成します。もととなるマシンは下のやつ。

家庭内で誰かが感染->自宅内で別の部屋に隔離->ご飯等を台車でリモート運搬->除菌してから家族のもとに台車が帰ってくるというイメージです。

安定してそこそこの値段で収取できる部品の除菌能力が、1mの距離にしいる一般的なウィルスを1/10にするのにかかる時間が150秒程度。

使用するUVC(強力な紫外線)の特色は以下

• ウィルスや細菌に効果有（参考）
• 効果があるのは紫外線が直接当たったところだけで影になる部分は効かない。
• 紫外線を浴びると人にも有害（皮膚がん、白内障、大腸がん等）
• ペット・植物等にも有害
• プラスチック等の劣化も若干あるので大事なものも注意（1mの距離で夏の屋外程度）
• 紫外線が出ていない（=ランプが点灯していない）ければ残留物はほぼ無し
• 紫外線でオゾン（イメージ良いかもしれないが有毒）が若干発生。

厚生労働省の換気に関する資料をみると一人辺り30立米/hが取り敢えずの推奨値。なお、ゼロリスクということではなく一般事業者がとれる現実的な水準としての値。

同時に10人入れるとして300立米/hの換気。遮光をしたエリアで紫外線使えば余裕をもって殺菌できる量。その3倍ぐらいになったら水銀灯タイプの電球だとオゾンがですぎる気がする。手持ちの電球だと600立米/hぐらいが換気がわりの殺菌ができる現実ライン？LEDタイプだとオゾン発生する波長しぼれている模様なのでオゾンを気にしないで出力あげられる？

なお、一時的な来客増ならば自然/機械換気を積みませる。なのでエアコンの效きが悪くなることを受け入れられる範囲で同時入店人数を増やせる。うちは夏の昼はエアコンいっぱいいっぱいなので+50%も厳しいけどそれ以外の時間は+100%ぐらいは余力あり。

LEDは単品だと電球より高いけれどもソケットが不要になったりするので値段的にはトントンぐらいになると思う。部品が減るので組み立てはむしろ楽？最近聞く人体に影響のない波長のは売っているのを見たことはないけど250nmぐらいのはAliとかで売っている。今のところ供給も安定してそう。

目的

表面は紫外線で殺菌できるけど（ガバとか）裏面は殺菌できない。裏面もある程度手軽に殺菌したい。

要件

• 毎日1回裏面もウィルス1/10ぐらいまで殺菌
• 色々腐食されそうだけどほとんどのものはDIYで修復できるのでもろもろの寿命が短くなるのはこのさい無視してOK
• 殺菌中は原則として店内に立ち入らないけど緊急で入れる程度の濃度で押さえておく

要件を満たす条件

• １日1回やればよいので2330-0930の10時間が稼働時間（換気込み）
• 緊急時の立ち入りを考え濃度は0.3ppm程度まで（参照）
• CT60(ppm*min=60)で1/10から1/100程度らしい（参照）のでCT60を目指す(表現あっている？)

計算

換気等を考え殺菌可能時間は9時間程度。オゾン発生させて濃度が安定するまで1時間程度らしいので8時間=720分。目標値の60にするには60/720で0.083ppm程度。

こちらに目的の濃度にするために必要なオゾン発生量の式が乗っているがそれに基づいて計算する。うちの店の体積が約900m3(幅7.5,奥行22,高さ5.5)なので900÷0.083÷2.14で160mg/h~320mg/h程度。薄まらない環境(発生量*0.5が安定する平均濃度)で計算しても濃度は0.17ppm程度で緊急時の立ち入りもできる。8wのオゾンランプ（参考：極光電気）1本で16mg/hなので20本あれば足りる。