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  HOME > 特集・小ネタトップページ > Arduinoで電子工作1 -準備編-


Arduinoで電子工作1 -準備編- 作成:2014年4月5日
更新:2014年6月8日




0.Arduinoとは

 Arduinoは安価で扱いやすい教材用マイコンとして2005年にイタリアで開発されたものです。「アルドゥイーノ」・「アーデュイーノ」と読みます。

 マイコンとはCPUやメモリなどの回路を1つの集積回路(IC・LSI)まとめたもので主に電子機器の制御に使われています。身近な家電製品も立派な電子機器です。例えば炊飯器ではご飯を炊くためのヒーターの制御などをマイコンが行っています。洗濯機、冷蔵庫、エアコンにももちろん使われています。

 そんなマイコンですが電子工作に使うとオリジナルのメロディを鳴らす、気圧を測定して液晶画面に表示するといった複雑なことを簡単に実現できます。趣味の工作でも扱えるマイコンには「PIC」・「H8」・「ARM」・「AVR」・「PSoC」などがあります。これらは専門的な知識が必要であったり日本語での解説が充実してなかったりと素人には導入の敷居が高いものでした。Arduinoは前述のように安価で扱いやすいので登場から10年弱で世界的に広く使われるようになりました。

以下はArduinoを使った工作の例や部品の使い方です。順次追加していく予定です。
Arduinoで電子工作2  -サンプルスケッチでLチカと簡単電子オルゴール-
Arduinoで「ゆりゆららららゆるゆり大事件」 (YouTube)
Arduinoで電子工作3  -LEDを光らせる-


1.Arduinoの導入 -ハードウェア-

 まずは形から入る!ということで参考書籍や部品を揃えます。


1.1 参考書籍


 この中でおすすめはみんなのArduino入門です。 電気・電子系の専門的な知識を持たない人向けに平易に書かれており、工作例も全てはんだ付けなしで実践できます。このページの参考文献は本書です。 作って遊べるArduino互換機 は 工作例が豊富であり付録に基板がついてくるのですが経験者向けです。基板の組み立てには表面実装ICのはんだ付けもあり難易度が高めです。読み比べてみて自分に合っていると思う本を選ぶとよいでしょう。


1.2 部品

 Arduinoを始めるにあたって最低限必要な部品と、あれば工作の幅が広がるオプション部品があります。とりあえず一式揃えたいという方はみんなのArduino入門:基本キット などのセット商品でまとめて購入することができます。


-最低限必要な部品-

・Arduinoマイコンボード(本体)
 Arduinoマイコンボードとその互換機にはたくさんの種類かありますが、ここでは参考書籍に合わせて「Arduino UNO R3」を選びました。下位モデルですが簡単な工作には十分であり最も普及しているとのことです。


Arduino UNO R3 箱・説明書・本体


・USBケーブル(AtoB)
 パソコンで作ったプログラムをArduino本体に書き込むのに使います。セット商品を買えば含まれていることが多いです。USB AtoBケーブルはプリンタなどに使われているので用意し忘れた場合はそこから拝借するといった手もあります。USBケーブルは種類が多いので購入する際は間違えないように気をつけましょう。


USB AtoBケーブル 外付けHDDに使用していたもの



・ブレッドボードとジャンプワイヤ(ジャンパ線)
 基板と配線材です。ブレッドボードの穴に部品やジャンプワイヤを刺し込んで回路を作ります。ブレッドボードは商品ごとに大きさが異なり大きいほど複雑な回路が作れます。入門テキストの簡単な工作なら400穴タイプ(約8cm×5cm)1枚で十分です。ジャンプワイヤには単線タイプとフレキシブル(より線)タイプの2種類があります。単線タイプはブレッドボード上の配線に、フレキシブルタイプはarduino本体とブレッドボードに組んだ回路を接続するのに適しています。



ブレッドボード 右は使用イメージです






ジャンプワイヤ 単線タイプ



ジャンプワイヤ フレキシブルタイプ



単線タイプ(手前)とフレキシブルタイプ(奥)の使い分け


-あると工作の幅が広がる部品-

 この項で挙げる部品は目的に合わせて用意しましょう。

・入力系部品
 入力系部品はスイッチやセンサーの類です。スイッチが押されたら〜する、明るくなったら〜するといったものを作りたいときに使います。

スイッチ
 ボタンを押したら測定を開始する、LEDを光らすなどといった用途に使用します。
ブレッドボードに直差しできるタクトスイッチが扱いやすいです。


タクトスイッチ

光センサー
 明るさを検出するセンサーです。
明暗の判定にはCdSセルやフォトダイオード(アナログセンサー)を使います。
照度計を作る場合はデジタル出力の光センサーが必要ですが高価で扱いも難しいです。


CdSセル

-光センサーを使用した作例-
Arduinoで「ゆりゆららららゆるゆり大事件」 (YouTube)
*スイッチとして使用


温度センサー
温度を計測するセンサーです。
アナログセンサーとデジタルセンサーがあります。高精度のものを作るのでなければアナログセンサーで十分です。


LM61CIZ (TO-92パッケージ)

加速度センサー
 移動(動き)を計測するセンサーです。
3軸加速度センサーは3次元の動き(X,Y,Z / 左右、前後、上下)の動きが測れます。
参考書籍ではアナログセンサーを使用しています。


距離センサー
 音波や光線を照射して壁などの障害物に反射して戻ってきたときの時間差やズレから距離を計測するセンサーです。
参考書籍の作例では超音波距離センサー(デジタル)と赤外線距離センサー(アナログ)を使用しています。


・出力系部品とその他の部品
 出力系部品はLEDやスピーカーの類です。発光、演奏、文字表示などに使います。

LED(発光ダイオード)
 光る部品です。色は赤、緑、青のほかに白、電球色、赤外線、紫外線、フルカラーなど多数あります。とりあえず光らせるだけなら「赤色 5mm 砲弾型」の安いものでよいでしょう。


左から 5mm砲弾型 赤・緑・青・2色(赤・緑)・7セグメント

-LEDを使用した作例-
Arduinoで「ゆりゆららららゆるゆり大事件」 (YouTube)
5mm砲弾型赤色LEDとフルカラーLEDを使用

Arduinoで電子工作3  -LEDを光らせる-
LEDを扱う上での基本事項 スケッチの書き方


圧電ブザー (スピーカー)
 音声を出力(再生)するのに使います。ブレッドボードに直差しできるタイプやリード線付きのものがあります。

-圧電ブザーを使用した作例-
Arduinoで電子工作2  -サンプルスケッチでLチカと簡単電子オルゴール-
Arduinoで「ゆりゆららららゆるゆり大事件」 (YouTube)



リード線付きタイプ(左)と基板実装タイプ(右)

液晶ディスプレイ
 文字や画像を表示させるのに使います。I2C接続のものを選びましょう。

-液晶ディスプレイを使用した作例-
Arduinoで「ゆりゆららららゆるゆり大事件」 (YouTube)


モーター・ファン
 ロボットなどの動くものを作るときや発熱する部品を冷却したい時に使います。


抵抗・可変抵抗(ボリューム)
 入力部品や出力部品に流れる電流の制御などに使います。1/4Wの炭素皮膜または酸化金属皮膜抵抗を選びましょう。抵抗値は10kΩ(茶黒橙金)、1kΩ(茶黒赤金)、330Ω(橙橙茶金)が参考書籍の作例で使用されています。
可変抵抗(ボリューム)は音量や明るさの調整などに使います。


1/4W炭素皮膜抵抗(左)と可変抵抗(右)


 これらの部品は以下のセット商品でまとめて購入できます。TABシールドは各種センサーや液晶ディスプレイなどを1枚の基板にまとめたものです。Arduino本体に直結し多くの機能を簡単に使うことが出来ます。



 部品を個別に買いたい、セット部品だけでは物足りないといったときはこちらのお店がおすすめです。

スイッチサイエンス  http://www.switch-science.com/

秋月電子通商     http://akizukidenshi.com/

マルツパーツ館    http://www.marutsu.co.jp/

千石電商        https://www.sengoku.co.jp/


共立エレショップ    http://eleshop.jp/






2.Arduinoの導入 -ソフトウェア-

2.1 ダウンロードとインストール

 Arduino本体に書き込むプログラムを作るためのソフト(統合開発環境 IDE)をPCにインストールします。Arduino - SoftwareのArduino IDE Arduino 1.0.5(バージョンは2014年4月5日時点のもの)から使用しているOSに合ったものをダウロードします。例えばWindows7ならWindows Installer(またはWindows (ZIP file)をダウンロードします。特に理由がなければインストーラー版をダウンロードしてデフォルトの設定でインストールしましょう。



Arduino IDE ダウンロードページ


2.2 起動と設定

 インストールしたらarduino.exeを実行してみます。パソコンの性能にもよりますが初期画面が表示されるまで数秒ほど時間がかかります。



Arduino IDE 初期画面

 各種メニューは日本語なので英語が苦手でも大丈夫です。ただしヘルプの内容は全て英語です。


 ArduinoをPCに接続して使えるようにするにはドライバが必要です。Arduino IDEをインストールしたフォルダのdriversフォルダ内のarduino.infをインストールします。arduino.infを右クリックすると以下の画像のようにメニューにインストールの項目が出てきます。みんなのArduino入門の24ページ〜25ページに『デバイスマネージャを立ち上げて「ポート(COMとLPT)」に「Arduino UNO (COM**)」が表示されているか確認する』といった記述がありますが、ドライバをインストールしただけでは表示されません。ArduinoがPCに接続されているときに表示されます。デバイスマネージャを立ち上げて確認するのは後の設定でCOM番号が必要になるからです。




arduino.infのインストール 右クリックでメニュー表示




デバイスマネージャーの画面

赤枠内は「Arduino UNO (COM**)」が表示されているところ
数字は環境により異なります


 ArduinoのCOM番号(画像では4番)をIDEに設定します。ツール→シリアルポート→COM**(デバイスマネージャに表示された番号)の順です。




ポート(COM番号)の設定

 ツールに表示されている「マイコンボード」は接続するArduinoの種類の設定項目です。デフォルトで「Arduino UNO」となっているのでArduino UNOを使う場合は触らずそのままでいいです。

 これでハードウェアとソフトウェアの準備は終わりです。次回はプログラムを作成しArduinoを動かします。


Arduinoで電子工作1  -サンプルスケッチでLチカと簡単電子オルゴール-





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