RaspberryPiで電子工作を始めるために

RaspberryPiで電子工作をはじめてみたいけど何から始めたら良いの...。

こちらの記事ではRaspberryPiを使った電子工作の基本的な始め方と、必要な部材の紹介をしていきます。

※ RaspberryPiをモニターに繋いだりキーボードで操作を行う場合はHDMIに対応したモニター、外付けのキーボードが別途必要です

RaspberryPiは持ってる？

おっと。そういえばRaspberryPiは持ってますか？RaspberryPi持っていないと何も始まらないですね。

お持ちでない方はすぐに購入して！
僕は初心者にはRaspberryPi4をおすすめしています。(性能も申し分なく手頃な値段で購入できます)

メモリは2GB, 4GB, 8GBのラインナップがありますが、4GBで十分だと考えています。

ただし、電源ケーブルやSDカードも別で揃える必要があります。
それはめんどくさいやってに方はRaspberryPiキットをおすすめします。届いたらすぐに起動して遊べちゃいます。

RaspberryPiキットのオススメ

僕もMarstudyのRaspberryPi4スターターキットを購入しました。
一番シンプルで余計なものが一切ないスターターキット、おすすめです。
RAMは8GBなので、ほぼなんでもできる小型コンピューター。メモリの心配はいらないですね。

以前こちらのRaspberryPiキットを購入してレビューを行いました。
こちらの記事もぜひ参考に！

RaspberryPiキットのオススメ その2

RAM4GBのRapberryPi4ならこちらをオススメ！

RaspberryPiのGPIOピン

RaspberryPiが手に入ったら基盤をよーく見てください。

GPIOピンと呼ばれるものです。

こちらのGPIOピンにセンサー(LED, ブザー, 温湿度計, 赤外線検知, etc...)をつなげることでラズパイからセンサー類の制御が可能になります。

つなぐ?どうやって? ジャンパーワイヤーを使います。

ジャンパーワイヤー

ジャンパーワイヤーは、RaspberryPiと他のセンサー(モジュール、コンポーネント)を接続するためのケーブルです。

オス-オス、オス-メス、メス-メスの3種類があります。電子工作を始める際には、これらすべてを揃えておくと便利です。

こちらのジャンパーワイヤーについても質や価格の面から総合的に判断してコスパの良いものをオススメしておきます。

ラズパイとセンサーはこんな感じでつなぎます。
（GPIOピンにはそれぞれ意味があり、決まったルールで接続します)

写真の赤・青・黄色の線がジャンパーワイヤーです

ジャンパーワイヤーがないとそもそもセンサーとつなげない(制御が行えない)ので電子工作するなら絶対必要！

ブレッドボード

ブレッドボードは、半田付けをせずに電子回路を構築するために使用します。

多数の小さな穴、ここに電子部品やジャンパーワイヤーを差し込んで回路を構築します。各列は内部で繋がっており、同じ列に差し込んだ部品が電気的に接続されます。

赤線のラインが電気的につながっており、このライン上にピンを指すと接続されたことになります。
ブレッドボードの両端にある長い縦の列で、電源（プラスとマイナス）を供給するために使用されます。通常、赤いラインが正電源（Vcc）、青いラインが負電源（GND）となります。

真ん中の横のラインではその他の配線を行います

抵抗器、LED、スイッチ、センサーなどの部品をブレッドボードの穴に差し込んで回路を構築します。
各部品のピンを適切な列に差し込み、必要に応じてジャンパーワイヤーで接続します。

例えばこんな感じ
(オス-オス、オス-メス等々のジャンパーワイヤーを駆使してつなげます)

ブレッドボードを購入する際はジャンパーワイヤーも必須なので、一緒に購入しておきましょう。

各種センサーを集めよう

電子工作の楽しさの一つは、さまざまなセンサーを使って様々な環境のデータを取得し、リアルタイムでモニタリングしたり、特定の条件で動作するシステムを作成したりすることです。

今回は、RaspberryPiと組み合わせて使用できるおすすめのセンサーをいくつかご紹介します。各センサーの機能や用途についても説明しますので、ぜひ参考にしてみてください。

LEDモジュール

まずはRaspberryPiで電子工作の定番Lチカ
ラズパイで電子工作初心者はLEDを点灯させるところから始めましょう。これでイメージを掴みます

KY-016 RGB LEDモジュール

3つのデジタル信号を使って、赤、緑、青の各色を個別に制御できます。
安価で入手しやすく、Lチカや基本的なRGB制御を学ぶのに最適です。

温度・湿度センサー（DHT11/DHT22）

環境データの測定に定番の温湿度センサー
「家の室温が30度以上になったらクーラーをつける」などの仕組みを構築したり、「部屋の湿度が40%以下になったら加湿器をつける」などなど..
温湿度に絡めたシステムを構築する際には温湿度センサーを使用します。

DHT11

DHT11は、温度と湿度を計測できるセンサーです。精度はやや低めですが、初心者にとっては扱いやすい価格と性能です。

DHT22

DHT22は、DHT11の上位モデルで、精度が高く、広範囲の測定が可能です。温度・湿度の精度が必要なシステム構築に最適です。

ラズパイと温湿度センサー(DHT-11)を使用してみた記事はこちら

距離センサー（超音波センサー）

超音波センサーは、超音波を発射し、その反射波を受信することで対象物までの距離を測定します。障害物検知や距離測定に使用します。
物体検知システムを構築する際には距離センサー（超音波センサー）を使用します。

HC-SR04

距離センサー（超音波センサー）で有名なものとして、HC-SR04があります。HC-SR04は、その手軽さと精度の高さから、初心者からプロまで広く利用されている超音波距離センサーです。

光センサー（フォトレジスター）

フォトレジスターは、周囲の光量を測定するためのセンサーです。光の強さに応じて抵抗値が変化し、これを読み取ることで光量を測定します。

自動車のヘッドライトの制御や昼夜の判定など光量に応じたシステムを構築する際には光センサー（フォトレジスター）を使用します。

BH1750

BH1750はデジタル光センサーで、簡易的な光量測定が可能です。I2C通信を使用してRaspberryPiやArduinoと簡単に接続できます。

センサーキットを購入するのもアリ

まだまだセンサーの紹介をしていきたいのですが、センサーの種類はかなり豊富なので今回は有名なセンサーのみの紹介でした。

いろんな種類のセンサーを使用して電子工作で遊びたい！という方にはセンサーキットをおすすめします。
(上記で紹介したセンサーもキットに含まれています)

最後に僕が購入してみて良かったセンサーキットをおすすめしておきます。