Makoto Hirahara

第3回 電子工作の作法

4.24 2015

DIY ELECTRONICSデザイン言語ワークショップ(電子工作)

2

今日の内容

・テスターの使い方

・オームの法則

・Arduinoについて

・IDEのインストール

・LEDをチカチカさせる（デジタルアウトプット）

・スイッチで入力（デジタルインプット）

TESTER

4

テスターの機能

・抵抗値を測る

・通電チェック

・電圧を測る

・電流を測る

・パルスの周波数

・音量

・光量

・トランジスタの増幅率

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各部名称

リード棒直流電圧計測

直流電流計測

抵抗計測

COM端子

測定端子

レンジスイッチ

6

サンプル回路

・抵抗330Ω(橙橙茶金)

・LED

・可変抵抗

まだ電源には繋がない

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抵抗値を測る

黒リード棒をCOM、赤リード棒をVΩmAへセットする。

8

抵抗値を測る

レンジスイッチを20kΩに合わせる。

9

抵抗値を測る

330Ω（橙橙茶金）の抵抗の両端にリードを接触させる。

橙橙茶金

10

抵抗値を測る

0.33と表示される。レンジが20kΩなので、1.0 = 1kΩ。

0.33

11

抵抗値を測る

レンジスイッチを2000Ωにする。

330

12

抵抗値を測る

可変抵抗を計る場合は、1と2にリード棒を接触させる。

21

31

2

13

通電チェック

レンジを2000Kに合わせ、通電チェックしたい両端にリード棒をあてる。

1ならば非通電、それ以外の値なら通電している。

通電していると音が鳴るテスターもある。

レンジスイッチを「　 」などに合わせ

て、リード棒をあてる。

14

サンプル回路

Arduinoの5VとGNDに

つなぐ。

15

直流電圧を測る

測りたい場所に赤、グランドに黒のリード棒をあてる。

16

直流電圧を測る

レンジダイアルを　　　　　に合わせ、LEDの+とグランドにリード棒をあてる。Vー…1000

測定するレンジが不明な

場合は、大きなレンジか

ら徐々に下げて測る。

17

直流電圧を測る

レンジダイアルを　　　 0, 20と徐々に下げる。Vー…20

18

直流電流を測る

測りたい場所の回路と直列になるように

リード棒をあてる。

19

直流電流を測る

Aー…200mレンジダイアルを に合わせ、回路の両端にあてる

測定するレンジが不明な

場合は、大きなレンジか

ら徐々に下げて測る。

可変抵抗を回してLEDの

明るさを変えると、電流

値も変わる。

0.35mA ～ 9.25mA

OHM’S LAW

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オームの法則とは

オームの法則（オームのほうそく、Ohm's law）とは、導電現象で抵抗に流れ

る電流とそれによって発生する電位差に関する法則である。（wikipediaより）

電流(Ｉ)　＝　電圧(Ｖ)　÷　抵抗(Ｒ)

電圧(Ｖ)　＝　抵抗(Ｒ)　×　電流(Ｉ)

抵抗(Ｒ)　＝　電圧(Ｖ)　÷　電流(Ｉ)

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オームの法則の利用例

LEDを適切に光らせるための抵抗値を計算する。

LEDを電圧2.0V、電流20mA で使いたい。

電源は5.0V。

抵抗(Ｒ)　＝　電圧(Ｖ)　÷　電流(Ｉ)

150Ω　=　(5.0V - 2.0V) ÷ 0.02A

150Ω を使用する。

５ｍｍ赤色ＬＥＤ　ＯＳＤＲ５１１３Ａ

◆本体：透明着色タイプ

◆直径：５ｍｍ

◆発光色：赤色

◆ＶＦ：２．０Ｖ（ＩＦ＝２０ｍＡにおける標準値）

◆最大電流：３０ｍＡ

ARDUINO

24

いろいろなマイコンボード

マイコンボードとは小さなコンピュー

ター（マイコン）と入出力装置が１枚

の基板にまとまっている物。

パソコンで言うと、CPU・メモリ・入

出力（マウスやディスプレイに繋がる

ポート）・電源などを備えていて、プ

ログラムが可能。

ラピッドプロトタイピングのためのマ

イコンボードはいろいろある。

mbed Arduino

maple Gainer

raspberrypi konashi

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Arduinoとは

Arduino(アルドゥイーノ)は、AVRマイ

コンと入出力ポートを備えたマイコン

ボードと、Arduino言語の開発環境か

ら構成されるシステム。

仕様が公開されている オープンハード

ウェアなので、パーツを集めて自作す

る事もできる。Arduino UNO R3

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バリエーション

Arduino Leonardo LilyPad Arduino Arduino Robot Arduino Esplora

A-Star 32U4 Micro Da Vinci 32U TinyDuino 8Pino

互換機

Arduinoブランド

IDE

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IDEのダウンロード

Arduino公式サイト

http://www.arduino.cc

Download からOSを選ぶ。

JUST DOWNLOAD

をクリック

29

Mac（ドライバのインストール）

1. Arduino UNOをUSBケーブルでMacに繋ぐ

(何も表示されなければそのまま次のページへ)

2. ダイアログ表示 [新しいネットワークインターフェースが接続されました]

3. [ネットワーク環境設定] ボタンを押して、設定ウィンドウを開き、[適用]

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Mac（シリアルポートとボードの選択）

1. http://arduino.cc/en/Main/Software からMacOSX用のファイルをDL

2. DLしたファイルを解凍して、Arduino.appをApplicationsに移動

3. Arduino.appを起動（Javaが入っていない場合は、インストールする）

4. メニュー[ツール][シリアルポート]から

/dev/tty.usbmodem123/, /dev/cu.usbmodem123/　を選択

USBのポートと機器によって決まる文字列。

5. メニュー[ツール][ボード]から [Arduino Uno] を選択

31

Windows 7

1. http://arduino.cc/en/Main/Software からWindows用のファイルをDL。展開する。

2. Arduino UNOをUSBケーブルでMacに繋ぐ

3. [コントロールパネル][システム][デバイスマネージャー]

4. Arduino UNOまたは不明なデバイス、として見つかるのでプロパティを開き [ド

ライバーの更新]をクリック

5. [一覧または特定の場所からインストールする] を選び、ダウンロードしたフォル

ダの中の [drivers] を選択する

6. ArduinoUNO.infがインストールされる。

7. ポート（COMとLPT）にArduinoUNO R3が表示されている事とポート番号を確

認する。

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Windows 8

http://mag.switch-science.com/2013/02/05/use_uno_on_win8/

1. ダウンロードしたファイルを[Program Files]などに移動

2. Arduino IDE を起動

3. メニュー[ツール][シリアルポート]からさっき確認したCOM番号を選択。

4. メニュー[ツール][ボード]から [Arduino Uno] を選択

DIGITAL OUTPUT

34

サンプル回路

35

サンプルスケッチ

Arduino IDE のメニュー

[ファイル]-

[スケッチの例]-

[01.Basics]-

[Blink] を開く。

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ピン番号の変更

pinMode(13, OUTPUT);

digitalWrite(13, HIGH);

digitalWrite(13, LOW);

pinMode(12, OUTPUT);

digitalWrite(12, HIGH);

digitalWrite(12, LOW);

37

マイコンボードに書き込む

→のボタンをクリック。

プログラムがコンパイルされ、

Arduinoに書き込まれます。

書き込みが終わると、自動的に起動

して、プログラムを実行する。

LEDが1秒ごとに点滅すれば成功。

// the setup function runs once when you press reset or power the board

void setup() {

// initialize digital pin 13 as an output.

pinMode(12, OUTPUT);

}

// the loop function runs over and over again forever

void loop() {

digitalWrite(12, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)

delay(1000); // wait for a second

digitalWrite(12, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW

delay(1000); // wait for a second

}

38

Blinkのコード

39

スケッチの処理の流れ

setup()　最初の1回だけの処理

変数の初期化、ピンの設定など

loop()　繰り返し行う処理

センサーの読み取り、LEDのOn/Offなど

宣言部

・変数の宣言

・ライブラリの読み込みなど

// the setup function runs once when you press reset or power the board

void setup() {

// initialize digital pin 13 as an output.

pinMode(12, OUTPUT);

}

// the loop function runs over and over again forever

void loop() {

digitalWrite(12, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)

delay(1000); // wait for a second

digitalWrite(12, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW

delay(1000); // wait for a second

}

40

Blinkのコード

// の行はコメント。

プログラムの挙動には影響しない。

どのような処理をしているか等のメモを書く

範囲指定の場合は、/* ～ */

// the setup function runs once when you press reset or power the board

void setup() {

// initialize digital pin 13 as an output.

pinMode(12, OUTPUT);

}

// the loop function runs over and over again forever

void loop() {

digitalWrite(12, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)

delay(1000); // wait for a second

digitalWrite(12, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW

delay(1000); // wait for a second

}

41

Blinkのコード

{ } で囲まれた範囲が、setup()

という名前で呼び出される。

Arduinoの起動時に1回呼ばれ

るので、初期化処理を行う。

// the setup function runs once when you press reset or power the board

void setup() {

// initialize digital pin 13 as an output.

pinMode(12, OUTPUT);

}

// the loop function runs over and over again forever

void loop() {

digitalWrite(12, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)

delay(1000); // wait for a second

digitalWrite(12, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW

delay(1000); // wait for a second

}

42

Blinkのコード

pinModeは、ピンの使い方を指定する関数。

12番ピンをOUTPUT(出力)として使う。

// the setup function runs once when you press reset or power the board

void setup() {

// initialize digital pin 13 as an output.

pinMode(12, OUTPUT);

}

// the loop function runs over and over again forever

void loop() {

digitalWrite(12, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)

delay(1000); // wait for a second

digitalWrite(12, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW

delay(1000); // wait for a second

}

43

Blinkのコード

loop()は、繰り返し呼び出される関数。

センサーの読み取りやLEDの点等など、主要

な機能はここに書く。

// the setup function runs once when you press reset or power the board

void setup() {

// initialize digital pin 13 as an output.

pinMode(12, OUTPUT);

}

// the loop function runs over and over again forever

void loop() {

digitalWrite(12, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)

delay(1000); // wait for a second

digitalWrite(12, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW

delay(1000); // wait for a second

}

44

Blinkのコード

digitalWrite()は、指定したピンの状態を設定します。

HIGHは5Vを流し、LOWは電圧をかけない。

// the setup function runs once when you press reset or power the board

void setup() {

// initialize digital pin 13 as an output.

pinMode(12, OUTPUT);

}

// the loop function runs over and over again forever

void loop() {

digitalWrite(12, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)

delay(1000); // wait for a second

digitalWrite(12, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW

delay(1000); // wait for a second

}

45

Blinkのコード

delay()は、指定された時間だけ処理を止める。

時間の単位はミリ秒。1ミリ秒は1/1000秒。

46

Blinkのコードを改造

void setup() {

pinMode(12, OUTPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(12, HIGH);

delay(200);

digitalWrite(12, LOW);

delay(200);

}

点灯200msec, 消灯200msec

0.2秒毎に点滅する。

47

Blinkのコードを改造

void setup() {

pinMode(12, OUTPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(12, HIGH);

delay(1);

digitalWrite(12, LOW);

delay(9);

}

点灯1msec, 消灯9msec

高速で点滅するため、10%の明るさに見える。

DIGITAL INPUT

49

サンプル回路

50

サンプルスケッチ

Arduino IDE のメニュー

[ファイル]-

[スケッチの例]-

[02.Digital]-

[Button] を開く。

const int ledPin = 13;

const int ledPin = 12;

51

マイコンボードに書き込む

→のボタンをクリック。

スイッチを押すと、LEDが点灯。

離すと消灯。

52

スケッチの説明const int buttonPin = 2;

const int ledPin = 12;

// variables will change:

int buttonState = 0; // variable for reading the pushbutton status

void setup() {

// initialize the LED pin as an output:

pinMode(ledPin, OUTPUT);

// initialize the pushbutton pin as an input:

pinMode(buttonPin, INPUT);

}

buttonPinを2番ピン

ledPinを12番ピンと設定する

53

スケッチの説明const int buttonPin = 2;

const int ledPin = 12;

// variables will change:

int buttonState = 0;

void setup() {

// initialize the LED pin as an output:

pinMode(ledPin, OUTPUT);

// initialize the pushbutton pin as an input:

pinMode(buttonPin, INPUT);

}

buttonPinの状態を記憶する。

HIGH = 1, LOW = 0

54

スケッチの説明const int buttonPin = 2;

const int ledPin = 12;

// variables will change:

int buttonState = 0;

void setup() {

// initialize the LED pin as an output:

pinMode(ledPin, OUTPUT);

// initialize the pushbutton pin as an input:

pinMode(buttonPin, INPUT);

}

ledPinを出力モードに

buttonPinを入力モードに設定

55

スケッチの説明void loop() {

buttonState = digitalRead(buttonPin);

if (buttonState == HIGH) {

// turn LED on:

digitalWrite(ledPin, HIGH);

}

else {

// turn LED off:

digitalWrite(ledPin, LOW);

}

}

buttonPinの状態を読み取り、

buttonStateへ格納

56

スケッチの説明void loop() {

buttonState = digitalRead(buttonPin);

if (buttonState == HIGH) {

// turn LED on:

digitalWrite(ledPin, HIGH);

}

else {

// turn LED off:

digitalWrite(ledPin, LOW);

}

}

buttonStateがHIGHならば、

ledPinをHIGH（LEDを点灯）

57

スケッチの説明void loop() {

buttonState = digitalRead(buttonPin);

if (buttonState == HIGH) {

// turn LED on:

digitalWrite(ledPin, HIGH);

}

else {

// turn LED off:

digitalWrite(ledPin, LOW);

}

}

buttonStateがHIGHでなければ、

ledPinをLOW（LEDを消灯）

58

【練習】

プログラムを改造して、ボタンを押す毎に

LEDのON/OFFが切り替わるようにしましょう。

DOCUMENT

60

参考サイト

• Arduino リファレンス

http://www.arduino.cc/en/Reference/HomePage

• Arduino 日本語リファレンス

http://www.musashinodenpa.com/arduino/ref/

• なんでも作っちゃう、かも。

http://arms22.blog91.fc2.com/blog-entry-297.html

61

参考書籍

• Arduinoをはじめよう 第2版 (Make:PROJECTS)

• Prototyping Lab ―「作りながら考える」ためのArduino実践レシピ

(Make:PROJECTS)

• Access to Materials -デザイン/アート/建築のためのマテリアルコンピュー

ティング入門

• わかる!電子工作の基本100

• 作る・できる/基礎入門 電子工作の素

NEXT

63

次回の準備

• Analog Input

• 抵抗分圧回路

• センサーいろいろ