難易度に応じて選べる開発ボード
デジタル技術とプログラミングを活用し自分好みの便利な道具を作ろう！
組込み電子工作装置はハードウエアとソフトウェアから構成されます。駆動部など外観部分はプラモデルのような既製品を改装したり流用したり、或いはホームセンターなど各種部品を購入・加工して完成させます。 本講座では、装置のシーケンス指令を出すマイコンボードについて習得することを目的としています。 入門編としては『Micro:bit（マイクロビット）』小学校プログラミング教育にも適したブロック型プログラミングから始めることができます。 興味がある型はPython（パイソン）プログラムやJavaScriptへと進むことが可能。 中級向けとしては『Arduino（アルデュイーノ）』がお勧めです。長い歴史があり流用可能なプログラムモジュールも豊富、製品バリエーションも多く安価です。 マニア向けとしてはラズパイ（Raspberry Pi）があります。
【電子工作難易度比較】
さらに詳しい資料（PDF版）は→こちら
幅広いニーズに対応するには『Arduino（アルデュイーノ）』が最適です、製品バリエーションは豊富です、代表的な4つを大きさを比較しています。 どちらのボードであってもハード的な制約を除きプログラムはほぼ共通に動作します
【Arduino（アルデュイーノ）4つボードサイズ比較】
(1)Arduino UNO (2)Arduino nano (3)Arduino Pro mini (4)Seeduino XIAO
プログラミングで学ぶ 電子工作！
Arduino Pro Mini やMicro:bit など小型コンピュータによる電子工作が人気です！
個人の“モノ作り”の世界は無限の夢が広がります。従来は大手メーカー向けで高価だった開発ボードが、個人向けに安価に発売され一気に拡大しています。 手近なボードを使って電子工作を始めれば、自分もいつの日か“MY家電”としてデビューできます。
電子工作を始めよう！
1. 電子工作とは？
電子工作は電子部品を使って『もの』を作り上げることを言います。 電子部品というのはLEDライトであったりモータや抵抗など電気で動く部品のことでこれらを使った電化製品などは身近に多く存在しています。
ラジオなどを自分で製作する人はなかなかいないとは思いますが、例えば自分だけの音声に反応して音量調節などができたり、あるいは
植物に自動で水やりするマシンなどといったオリジナルな『My家電』なども実現可能となります。
でも実際に作ろうとすると『My家電』アイデア実現完成には大きな2つの壁があります、『ハード』の壁ともう一つ『ソフト』の壁です 。
この2つの壁を同時に速攻・攻略しようとするのがマンツーマンレッスンのみ教室『電子工作教室茅ヶ崎』です。
中でも最も早くハードとソフトの2つ壁を同時に攻略チャレンジできる超入門編は【micro:bit（マイクロビット）】です、これは小学校プログラミングにも適しています。
もう少し高めの電子工作を攻略をしたい方のためには、ハードの壁として歴史のある定番『Arduino（アルデュイーノ）』またはやや高度な『RaspberryPi（ラズパイ）』が選択できます。
そしてソフトの壁には『Arduino（アルデュイーノ言語）またはPython言語』が最適です。電子工作茅ヶ崎教室ではArduino（アルデュイーノ）を中心に説明しております。
ラズパイ教室は→こちら
2. 『電子工作』ハードの壁を攻略
電子工作は電子回路と呼ばれる電気が流れる道筋を作り、電子部品を使って回路に流れる電気を制御していきます。
右図は回路を実態配線図として表したもので試作段階では“土台”としてブレッドボードを使います、製作段階で実際にものを作るときにはプリント基板にはんだ付けという作業となります。 ブレッドボードは多数の穴が開いていてそこにLEDや抵抗、ジャンパワイヤなどが刺せるようになっています。ジャンパワイヤというのは導線のことで電子部品を接続するために使用します。 写真では『Arduino Pro mini』（→ボード各種大きさ比較はこちら）を使ったLED点灯回路（書き込み用ボードは省略） を電子回路を構成したものです。 この配線図では、マイコンピン（GPIO13）から出て→赤い線→抵抗→LED→黒い線→マイコンピン（GND)に戻るルートで電気が流れる回路構成となっています。 この回路を流れる電流によってLEDが光っています。
このようにまずは回路（電流＝電気の流れ）を作るのが電子工作の基本です。右下の回路図は配線図を製図にしたものです。 この回路図では『Arduino Pro mini』の出力ピン（GPIO 13）がプラス電圧になるとLEDに電流が流れ明るく点灯します。
例えばLEDを点滅させたい、といったより複雑な挙動をさせたい場合にはプログラムによって電気の流れを制御し出力ピンの電圧を変化させLEDを点滅させます。
3. 電子部品の説明
光らす、動かす、調べる、汎用部品など
LED（発光ダイオード）を使った点灯回路実習は『オームの法則』の理解など電子工作の基礎として重要な第一歩です。抵抗と組み合わせ回路に流れる電流の大きさを計算し抵抗値を決定したりしていきます。
LEDには極性（『＋（アノード）側とー（カソード）側』があります。LEDは製品や部品へ応用範囲が広く例えば右図のような数字を表す『7セグメントLED』などデジタル時計にも利用されています。
抵抗は電流の流れを制御するための必要です、また5V電圧回路と3.3V電圧との電圧整合の場合にもつかうことができます。
コンデンサは蓄電作用を利用してノイズカットや電源平滑に電解コンデンサなども使われます。
外界周囲の状態をセンシング（検知）して電気信号に変える役割をします。身近なもの温度センサやに圧力センサなどがあります。
これらは温度変化や圧力を加えるとそれを検知し、変化の大きさに応じて回路を流れる電流の大きさが変化します。
ほかにも赤外線を検知するための赤外線センサ、目の前の物体までの距離を検知する測距センサなど様々種類のセンサが存在します。
物体を動かすため動力源となるのがモータです、DCモータ、サーボモータ、ステッピングモータなど様々な種類があります。
DCモータなどの場合、単に回転させるだけであれば電圧をかければ回転しますが、回転速度を制御する場合にはプログラミングなどを活用することになります。
スピーカは空気の振動を利用して音を出します、音源信号はコーン振動板で空気振動となります。マイコンの場合デジタル信号のみですがビープ音であれば周波数振動でメロディ音を出すことができます。
オルゴールのような電子音はドレミ音階の周波数をメロディとしています。
照明点灯タイミングや明るさコントロールなど状態の選択する場合には押しボタンスイッチや回転ボリュームを使用します。
スイッチの入力監視制御などもプログラミングで行います。
4. 『電子工作』ソフトの壁を攻略
電子工作を始めていきなり複雑な回路を組むことはできませんので、まずは基本動作を3項目『光らす、動かす、調べる』からマスターしていきます。 回路構成を組み立てたハード部分とプログラムコードをマイコンに書き込んだソフト部分を完成させていきます。
【基礎編】
【光らす】
一定時間間隔でLEDを点滅させる動作は『Ｌチカ』といい基本動作です
【動かす】
サーボモータは0～180度の所定回転角度にアクチュエータが移動する位置決めサーボです。
【調べる】
温度測定をするセンサーです。制御信号通信はI2Cプロトコル手順で行われる、I2Cの他にSPIが標準的インターフェースとなっている
【鳴らす】
周波数によるドレミ音階を使って音楽メロディ楽譜を作成。圧電スピーカは『ドレミの歌』演奏します
【応用編】
【スイッチと連動】
タクトスイッチによるボタン押下によってLEDを点灯や消灯させたりするプログラムを作成する。ポート出力、入力制御のほかに『if文』などプログラミング文法を習得
【首振角度計算】
位置決めサーボを使って制御角度をプログラムによって算出する方法を習得する。PCキーボードから数値入力をサーボ位置角度に変換、規格外の数値入力に対する例外処理など
【温度上昇ランプ】
温度センサーICから送られてくるシリアル通信データ（I2C）を温度数値に変換するプログラムと温度が一定の値を超えたら赤LEDを点灯、もとに戻ったら赤LEDは消灯し緑LEDを点灯
【タッチメロディ】
タクトスイッチによるボタン押下で所定の周波数（例えば、ド音階 262Hz）をスピーカから出す。 次に、スイッチ数を増やしドレミの1オクターブまでプログラミングします、そしてドミソ和音などまで楽譜作成。
1時限（50分)2,000円単発レッスンOK！
電子工作教室
無料体験など、お申込みは → 
直接メールお問い合わせ→ mail@shonan21.net
【シンセサイザー音楽BOXを作ろう】
【MIDI電子楽器間の演奏情報を活用】
MIDI(Musical Instrument Digital Interface)は、電子楽器間の演奏情報を相互にデジタル通信するために策定された共通規格。 Arduinoを音楽系の工作に使いたい場合はArduino + MIDIの組み合わせはベストマッチです。楽器音源としてはVSLI社チップといてVs1003があり、 このチップを組み込んだブレークアウト基板が多く発売されています、これを使ってピアノやギターなどの音源を発生させることができます 音階の発生は、MIDIキーボードなどがありますが、このレッスンではArduinoのデジタルピン入力とキースイッチからも音階を発生させます
MIDIギター製作に挑戦できます！
6本弦ギターのフラットとして小型キースイッチを使いギター音を発生、8ビート拍ドラム音とリズムを合わせれば曲演奏ができます
【Vs1003デバイスとはSPI通信を利用】
Arduino側のSPIに使われるピンはボードごとに決まっていて、SS(SlaveSelect)以外は変更できません。 制御するデバイス側のピンは、製品ごとに決められArduino側のデジタル10番がSS、デジタル11番がMOSI(Master Out Slave In)、デジタル12番がMISO(Master In Slave Out)、 デジタル13番がSCK(Serial Clock)になります。 ピンの役割は、MISOがスレーブからマスターへの送信、MOSIがマスターからスレーブへの送信、SCKがマスターとスレーブを同期させるためのクロック信号になります
MIDI入門に最適です！
楽譜打ち込みではなく、ピアノ、オルガン、ギター、ドラムなど音源を自分の組み合わせ演奏ができます
電子工作マンツーマンレッスンで短期習得
電子工作教室は初心者から経験者まで各段階に分けてステップ学習できます！
・ある程度スキルある方はどの段階からでも始めることができます。
・ソフトとハード両方の基礎知識を習得
・14回に分けて講座を用意しています。
【好評！集中コース企画】
電子工作教室 集中コース（2日間で14時限） 21,000円
詳細はこちら（PDF2022年度版）→電子工作教概要
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【基礎から着実にマスターしたい方！】
最初からコツコツ 電子工作教室
これからArduinoを初始めて見たい方、なんとなく自己流でやっている方
学習項目を確実にマスターしながら、マイペースで進められます
- 14回講座の内容 適宜選択して受講できます
-
＜1回目＞ Arduin開発環境整備
ArduinoのW公式Webページから統合開発環境（IDE）のダウンロード -
＜2回目＞ 初期設定
COMドライバによるボード接続の確認、シリアルポートの選択。 -
＜3回目＞ LEDの点滅
【ファイルメニューからスケッチ例を選択】
ボード選択：Pro Mini コンパイルと書込み
GPIOポートを制御、ブレッドボード、LED配線 -
＜4回目＞ スイッチ入力
・スイッチ入力 シリアルボード転送レート設定（9600bps）
スイッチ押下データ値をシリアルボードで確認 ＜5回目＞ プログラム制御のやり方
スイッチ押下によるLED点滅制御プログラム
（サンプルスケッチ例から選択）
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フローチャート作成
スイッチボタンのトグル動作制御
ボタン長押しによるプログラム終了シーケンス ＜6回目＞ PWM制御
フェードイン・アウトによるLED点滅
サーボモータを0～180度振れ角度制御
DCモータ速度制御＜7回目＞プログラム作成・・・USB扇風機風量調節
ボタンスイッチを使ってUSBファンの回転数を『強、中、弱』3段階風量調節をする
＜8回目＞ 温度センサー使い方
i2Cインターフェース
測定温度をシリアルポートに表示＜9回目＞ プログラム作成・・・温度によってファン風制御
室温30度を超えたら冷却ファンを動作させる＜10回目＞ アナログセンサー使い方
赤外線近接センサー
10～80センチの距離を測定し表示＜11回目＞ 7セグメントLED表示器使い方
7セグメントLED表示器をに4桁の数値（0～9999）を表示させる＜12回目＞ プログラム作成・・・7セグLEDに室温表示
温度センサーによる室温度表示（i2c転送・シリアルデータ処理）
一定時間ごとに測定値を表示＜13回目＞ 圧電スピーカから音を出す
圧電スピーカを使って音階を出すことができます
～ドレミファソラシド♪＜14回目＞ プログラム作成・・・メロディ演奏
童謡「ふるさと」など他
≪開発環境と機器セットアップ≫
≪プログラムによるLED制御≫
【実習】プログラム作成
【練習課題】 風量調節プログラム |
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微 風 |
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弱 風 |
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強 風 |
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ボタン |
停 止 |
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夏シーズン100円ショップでも売っていました（300円くらい）
≪センサー編≫
≪表示・音編≫
1時限（50分)2,000円で単発レッスンでもOK！
電子工作教室
無料体験などお申込み→
直接メールお問い合わせ→ mail@shonan21.net
【聞き分けできるロボット】
聞き分けできるお国言葉ロボット
ラズパイとArduino組み合わせ『聞き分けロボット』と『お国言葉気象予報ロボット』
次の3つの機能を持っている
①決められた言葉だけを認識して動作を行う、
②質問内容を認識しネット検索し結果をしゃべる、
③問いかけられた単語から雑談を始める
特定の県名に反応して該当する地方の天気予報をインターネットで検索『お国言葉で予報を伝える』
次の3県のみ
①秋田、②京都、③鹿児島
≪使用するテキスト≫
参考書として使用します。必要とされる方はご自分
で御購入ください。
『IoT いろはの”い”』
岩永義弘著
リックテレコム
2016年11月 1,800円+税
『電子工作ガイド』
I/O編集部編
工学社
2016年11月 1,900円+税
準備中
ワンランク上のパソコンライフを実現します
これまでにブレッドボードだけの電子工作からワンランク上の組込み型装置を作りを実現します。 雑誌やブログ記事には電子工作実施例サンプルが掲載されていますが、ほとんどの場合はセンサーの使い方やモータ駆動例などです。 役に立つことが多くあり参考にはなりますが、複合動作シーケンスを実現しようとした場合すぐに壁にぶつかってしまいます。 ここの電子工作教室では実際に装置への組み込みを目指して実技レッスンをしております。