(2)M5Stack BasicとM5Stamp Pico 、UIFlowでダイソー「ピンポンブザー」を早押し対応にする - 内部構造の調査
※本記事は、ダイソー製品に関する改造記事です。本記事を参考にして同様の改造を行い、何が起こったとしても責任はとれませんので、もし参考にする場合は、自己責任でお願いします。予めご了承の上、お読みください。なお、該当製品の「使用上の注意」には、「分解や改造をしないでください。」とありますので、(株)大創産業の想定していない使用方法であることを付記しておきます。完全自己責任です。
前回はこちら
さて、「ピンポンブザー」にM5Stamp Picoを仕込もうという見当をつけたところですが、肝心の内部構造の調査をしていません。果たして、M5Stamp Picoを仕込むスペースがあるのか、ボタンの押下はM5Stamp Picoから検出できるのか……。
経験上、「外観や重量から、このくらいのスペースはあるだろうな」とか、「ボタンの押下の信号を横取りできるだろうな」などは思っていますが機能を実現するには実際の構造や動作を検証していかなければなりません。
分解
まずは分解するところからなのですが、大抵の製品はネジ止め、または嵌めこみで部品を固定しています。ざっと見たところ、裏面の黒い滑り止めの部分にネジを隠しているのだろうと予想されます（いわゆる隠しネジ）。
そこで、その部分をピンセットで剥いでみるとネジが現れました。
ネジを全て外します。これで開くのですが、製品によっては全てのネジを外したつもりでも開かないときがあります。その場合は、どこかに隠しネジが残っていないか、嵌めこみが併用されてないか、を確かめてみます。開かないようならあきらめて、また次の機会にチャレンジすると、そのときには気づかなかったところに気づき、開く時があります。決して無理やり開けようとしないようにしてください（壊れてもよい、元に戻す意思がないなら別ですが）。
また、開く時にはゆっくり、細心の注意を払いながら開きましょう。
フレキケーブルのような、薄いケーブルが張り巡らされていて、勢いよく開けた瞬間にフレキケーブルが断線する場合もありますし、バネが仕込まれていて、開けた瞬間にどこかに飛んでいく場合、完全には固定されていない部品が外れて、組み方や、元の位置が分からなくなる場合などがあります。ゆっくり、慎重に、そーっと開けていきましょう。
内部構造の解析
結果として、バネと「〇」の表示をロックする機構、スピーカーと小さな基板で構成されていることが分かりました。赤い大きなプラスチックボタンを押すと、ボタンについた突起が基板上の押しボタンスイッチを（機械的に／物理的に）押す仕組みです。また、M5Stamp Picoを仕込むスペースは、十分あることが確認できました。
下部ケース（右）のボタンを物理的に押すような構造です
M5Stamp Picoの電源は、ピンポンブザーの電源から並列に取れば良さそうです。問題は、ボタン押下をどこで検出するか、ですが、まずはデジタルテスターを使って、ICのどこがどこと繋がっているのかを１つ１つ確認していきます。これにより、ボタンを押したときに、どこが導通するかを確かめます。（とはいえ、片面基盤だったので、基板上のパターンを見れば、ほぼ分かるのですが）
（画像はメンブレンスイッチと６番ピンが繋がっていることを確かめています）
基板上の押しボタンスイッチを押すと電源と６番ピンが導通して６番ピンに3Vが印加され、ブザーが鳴るようです。
電源は３番ピンに入っていますので、試しに、３番ピンと６番ピンを直接つなげてやると、スイッチを押したのと同じ状況になり、ブザーが鳴りました。（ちなみに、他に６番と直結で鳴るのは８番のみでした）
また、調べていて分かったのですが、不正解のブー音もこのICで生成できるようです。この製品には使われていないようですが、おそらく他製品とICを共用にしてコストダウンをはかっているのでしょう。
８番ピンも簡単なプログラムを書いて、調べたのですが、８番ピンからは常時１が出力されていて、ボタン押下時（ピンポン音の出力時）に０になるようです。（書いたプログラムだと２回点滅するような動作になる）
このへん、ちゃんとやるならオシロスコープとかで信号を拾う必要があると思いますが、まぁ、「使えればいいや」ということでこれでよしとします。
※2023/9/2追記
オシロスコープで８番ピンの出力を確認してみました。
８番ピンには常時３Vが出力され、ボタンを押した瞬間にGNDレベル（０V）まで落ちているのが確認できました。その後一度３Vに戻ったあと再び０Vに落ち、３V出力に戻るようです。まぁ、M5Stamp Picoの動作確認プログラムで検出できた通りですね。
原理的には６番ピンに3Vが印加されたのを検知すればよさそうでしたが、いまいちうまく動かなかったので、８番ピンの信号を拾って、M5Stamp Picoで検知することにしました。（もう検知できてるんだし）
M5Stamp Picoでのボタン検出
M5Stamp Picoの持っているピンの詳細は以下のサイトが詳しいです。
画像の一番右側の６つのピンは「USB-TTLシリアル変換器」に使用します。がっちりはんだ付けしてしまってもいいですが、USBでプログラム転送したり、ファームウェアの更新の時にしか使わないので、抜き差しできるようにしておいて、必要な時だけ接続すればよいです。
ピンソケットを取り付けて、はんだづけしておきます。
ピンポンブザーは単４電池2本で3Vを電源としています。
M5Stamp Picoの電源をそこからもらうとすると、「＋端子」は「3V3」ピンとつなぎ、「－端子」は３つある「GND」のどこにつないでもよいです。
右端の「GND」が「3V3」ピンと近いのでそこを使おうか、と見当をつけます。
GPIO（入出力端子）は12ピンあります。この12ピンそれぞれに信号を入れたり、それぞれから信号を出したりできます。それぞれのピンは、役割を持っているので他の機能拡張に使う場合は衝突しないように気を付けます（兼用してもいいですが、誤動作するときもある）。
ピンポンブザーのボタン押下の検出には、「3V3」や「GND」に近く、他の何にも使用していない「GPIO0」を使用するのがいいでしょうか。
結果的に、ピン配置は以下のように決めました。
次回は、いよいよ製作です。