TouchSwitchの作り方

作成意図

ToySwitchで使っていたESP32C3 SuperMiniを使うと、Bluetoothでつながるスイッチも作れることが分かりました。そこで、iPadの画面操作が難しいお子さんでも、手元の大きなスイッチを押すことでアプリを操作できるように、TouchSwitchを作ることにしました。

TouchSwitchは、iPadから見るとBluetoothキーボードとして接続されます。スイッチを押すとSpaceキーを押したのと同じ信号を送り、対応アプリのページ送りや再生操作に使えます。

同じESP32C3を使った工作でも、VoiceSwitchはアプリを操作するスイッチではなく、ピッコリーネの中に音センサーを入れて、声や音だけでおもちゃを動かすタイプです。TouchSwitchとは役割が違うため、用途に合わせて使い分けます。

このページの考え方
細かな電子工作のすべてを説明するというよりも、どの部品をどう組み合わせ、どの順番で作るのかが分かるように、写真を中心にまとめています。

TouchSwitchをiPadにBluetooth接続している様子 — **接続例**　TouchSwitchをiPadのBluetooth設定から接続しているところです。接続後は、Spaceキー対応のアプリ操作に使えます。

TouchSwitch使用動画を見る

最初に確認すること

電池と電子基板を使う工作です。
100Vは扱いませんが、電池ボックス、DC-DC昇圧基板、ESP32C3 SuperMiniを接続します。ショートや誤配線がないよう、電源を入れる前に必ず配線を確認してください。

ESP32C3 SuperMiniには、DC-DC昇圧基板からの5Vを 5V 端子へ入れます。3V3 端子と間違えないようにします。
USBで書き込みをする前にプログラムを書き込み、番号変更まで済ませてからケースに組み込みます。
電源スイッチをOFFにした状態で配線・確認を行います。
ケース内で基板や線が動かないように固定し、必要なところはホットボンドや厚紙などで絶縁します。
外部スイッチ用ミニジャックは、内蔵スイッチと並列に接続します。どちらを押しても同じ入力になるようにします。

必要な部品

今回使った主な部品です。ケースには、100円ショップで販売されている、タッチすると明るく点灯するライトを利用しています。

TouchSwitchに使う主な部品一式 — **主な部品一式**　タッチライトケース、ESP32C3 SuperMini、DC-DC 5V昇圧基板、470µFコンデンサー、電源確認用LED基板、ロックスイッチ、ミニジャック、配線材などを使います。

部品	役割
タッチライトケース	大きく押しやすいスイッチ部分と、電池ケースを利用します。今回はセリアで販売されているタイプを使いました。
ESP32C3 SuperMini	BluetoothキーボードとしてiPadなどに接続し、スイッチ操作をSpaceキーとして送信します。
DC-DC 5V昇圧基板	単4電池3本または充電池3本の電圧を、ESP32C3 SuperMiniで使いやすい5Vへ昇圧します。
470µFコンデンサー	ESP32の起動やBluetooth通信時の電源を安定させるために使います。
ロックスイッチ	TouchSwitch本体の電源スイッチとして使います。
元のタッチスイッチ部品	ロック式からアンロック式に加工し、押している時だけ入力が入るスイッチとして利用します。
ミニジャック	別の外部スイッチを接続するために使います。内蔵スイッチと並列につなぎます。
電源確認用LED基板	電源が入っていることを、タッチ面の内部の光で確認できるようにします。

**タッチライトケース**　100円ショップにある、タッチすると点灯するライトをケースとして使います。

ESP32C3 SuperMiniとDC-DC昇圧基板とコンデンサー — **メイン部品**　ESP32C3 SuperMini、DC-DC 5V昇圧基板、470µFコンデンサーです。

LED基板、ロックスイッチ、ミニジャック — **その他の部品**　電源確認用LED基板、ロックスイッチ、外部スイッチ用ミニジャックを使います。

全体のしくみ

TouchSwitchは、BLEキーボードとしてiPadやパソコンに接続します。内蔵スイッチまたは外部スイッチを押すと、ESP32C3 SuperMiniがSpaceキーの押下として送信します。

ポイント
内蔵スイッチと外部スイッチ用ミニジャックは並列に接続します。どちらのスイッチを押しても、ESP32C3 SuperMiniのGPIO4がGNDにつながり、Spaceキー入力として送信されます。

ESP32C3 SuperMiniへプログラムを書き込む

ケースに組み込む前に、TouchSwitch用のプログラムを書き込み、必要に応じて番号を変更しておきます。複数台作る場合は、TouchSwitch01、TouchSwitch02 のように番号を分けると、Bluetooth設定で見分けやすくなります。

TouchSwitch用書き込みページ TouchSwitch番号確認・変更ページ

書き込み前の確認
ESP32C3 SuperMiniをUSBでパソコンに接続して書き込みます。書き込みと番号変更が終わってから、DC-DC昇圧基板やスイッチ配線を接続してケースに固定します。

作り方の流れ

ここでは、実際の製作の流れを写真で追っていきます。写真はタッチまたはクリックすると、大きく表示できます。

ケースに使うタッチライトを用意する

スイッチに使用するケースは、100円ショップにある、タッチするとその部分が明るく点灯するライトです。現在はダイソーではなく、セリアで販売されているタイプを使いました。

メイン部品を確認する

ESP32C3 SuperMini、DC-DC 5V昇圧基板、470µFコンデンサーを使います。ESP32C3 SuperMiniには、組み込み前にTouchSwitch用プログラムを書き込み、番号も変更しておきます。

その他の部品を確認する

外部スイッチ接続用のミニジャック、電源用のロックスイッチ、電源確認用の100Ω抵抗付きLED基板を使います。

ケースに穴を開ける

裏の壁掛け用の穴に合わせて、ロックスイッチを外から操作できるように大きめの穴を開けます。ドリルまたは半田ごてで加工します。このすぐ右側に、ミニジャック取り付け用の穴も開けます。

元の部品を外す

初めから付いていた基板やスイッチ部品を外します。ケース、電池ボックス、大きなタッチ面はそのまま利用します。

元のスイッチ部品を分解する

元から付いていたスイッチ部品の止め具を外し、内部のピンを取り外せるようにします。

ロック機構を外す

内部からピンを取り外すと、ロック式からアンロック式に変わります。押している時だけ入力が入る、外部スイッチとして使いやすい動作になります。

スイッチ内部の小さいバネを短くする

ロック機構を外した時に、元からスイッチ内に入っている小さいバネも確認します。このバネが強いと、メインの2つのバネを軽いものに交換しても、まだ押した感じが硬く残ります。写真のように小さいバネを半分程度に切断し、6.5mm前後の長さに調整すると、ちょうどよい軽さになりました。短くしすぎると戻りが悪くなる可能性があるため、少しずつ調整します。