電子工作・IoT超入門

電子工作・IoT超入門

　電子工作・IoT超入門と題したものの、自身で説明するわけではありません。

　というのも。。。

　Raspberry Piをここ1年ほどサーバとして運用しており、少なくとも、ラズパイを購入検討するにあたり、その時には既に電子工作やIoTに興味はあったのですが、IoTについてはいまひとつイメージがわかず、まずは、電子工作？と思って検索、PIC/Peripheral Interface ControllerやAtmel AVRがそう？と思いつつ、調べているとプログラムの書き込み装置なるものが、その機能の割に結構高価に感じ、自作もできますが微妙みたいなところで思考停止。

　が、今日になってラズパイでIoTかー、なんてふと思い、電子工作じゃなくてIoT関連を調べてみたら、随分前からArduinoというのがあったことを今更ながら知るに至り、調べを進めていたら、電子工作やIoTについて超初心者だった自身にも一朝一夕である程度の情報量がドバっとすんなり入ってきて、すぐにこのページ含む数ページを公開するほどの熱量に。(それどころかスキルはともかく既にロボットやドローン、3Dプリンタ、レーザーカッター含むCNC系等々の自作にまで興味を持つに至っています。)

　だとすると超初心者の自身に、これだけのモチベーションを与えてくれた親切でわかりやすく、参考になったサイト群を紹介するのが賢明でしょと思うに至った次第です。

　そもそも電子工作やIoTって何ができるのさ？という場合は、先に後段のArduinoやRaspberry Piを使っていろんなことを実践している特集記事やたくさんのIoTの各種事例、また、Arduino関連YouTube動画を眺めてみるとどんどんイメージが膨らんでいくことかと思います。

　ちなみにIoTもだけど電子工作もプログラミングも、ちょっとねぇ。。。という場合、子どもを対象に考案されたものとは言え、MITメディアラボが開発したScrachというプログラムのイロハを知らなくてもアイコンのドラッグ＆ドロップなどビジュアルで直感的に楽しく、そして、すぐにArduinoも楽しむことができる環境もあるようなのでScrachを入り口にするのも全然ありです。(Scratchで始めるプログラミング教育)

　電子工作から行ってみよう！という場合は、以降に続きます。

電子工作超入門

　始めてみようという気になりましたら、まずは、超基本、こども向け(『エレキッズ学園』)とあなどるなかれ、それだけに超初心者の入り口としてはうってつけ、わかりやす過ぎるのが、下記のサイト。

　1つめは、ハンダ付け前提の説明ですが、実際には、ピンを差し込むだけで簡単に回路を組むことができるブレッドボードを使うにしても、その先にあるかもしれない未来を含め、基本的なイメージを持っておくというのはありだと思いますし、簡潔明瞭なので視聴に近いイメージで直ぐに読了できるボリュームです。

　続いて以下は、いきなりか？とも思えるPIC/Peripheral Interface Controllerというマイクロコントローラを使う前提で書かれている記事ですが、それはさておき、読み進めると工具の使い方から何からとにかく丁寧かつ簡潔明瞭に写真付きで説明されている上、PICを使ったことがない自身でも、なんとなく電子工作の全体像を思い描けた気がするという印象があり、必要なところだけ流し読みするだけでも参考になるでしょう。

ブラウザ上のブレッドボードでArduinoまでシミュレーションできちゃうツール

　実際に手を動かしてやってみたくなってきたけど、電子工作、IoTと言っても、まだ、何を揃えていいかピンと来ない。。。というなら、Autodesk Circuits(以前は123d circuitsという名称だった模様)を使ってみましょう。

　Autodesk Circuitsは、ブラウザ上に表示されたブレッドボードに電子部品を配置して回路を組めるばかりか、シミュレーションして動作確認までできてしまう高機能なものながら、オープンソースであり、メールアドレスとパスワード、生年月日をオンライン登録するだけで登録後、すぐに無料で利用できます。

　また、このAutodesk Circuits、仮想とは言え、あらゆるパーツが使いたい放題、なんとArduinoまで追加、コード編集もできてシミュレーションできる為、部材を何も買っていない人にでも、買ったけど途方に暮れている人にも、実機で試す前に検証したい人にも、もう、知ってるでしょうが、既に電子工作、IoTを実践している人にも絶対お薦めです。

シミュレーション機能はないけど仮想ブレッドボードが使えるソフト

　ちなみにAutodesk Circuits同様、ブレッドボードに部品を配置することができるソフトウェアにブラウザで利用できるオンライン版とWindows/macOS/Linux対応のダウンロード版があるFritzingというものもあります。

　Fritzingには、シミュレーター機能はありませんが、一方でArduinoだけでなく、Raspberry Piも追加でき、パーツ個別の概要やスペックが表示されたり、一定のライセンスに沿えば(Fritzingロゴ入り画像なら)サイト上にスクリーンショットを掲載することも許されるようです。

　尚、Autodesk CircuitsやFritzingは、ブレッドボード図だけでなく、回路図、プリント基板図も描くことができ、これらの図何れか1つを作成すると他の2つも自動でできてしまう、更に必要なら電子部品搭載のプリント基板を発注できてしまうというスグレモノです。

Raspberry PiとArduino情報

　ブラウザ上でブレッドボードを使えたり、シミュレーションできたりするのはありがたいけど、次に何をやればいいのかアイデアが。。。とか、モチベーションが下がったりすることもあるでしょう。

　そんな時は、回路図やシミュレーションはさておき、息抜きに情報収集でもしてみましょう。

　以下はタイトルこそRaspberryPiとあり、RaspberryPiについてもページを割いて詳しく説明されていますが、章立てされている中に電子工作に関する話題も豊富で自身は、『抵抗器』の抵抗って法則的に特定できたとしてもズバリ何Ωって決めるの難しい気が。。。と思っていたところだったので特に「『抵抗』の選定は最終的に経験則」的な話がとても参考になりました。

　更にイメージを膨らましたいならArduinoを使った様々なセンサーの説明と利用方法の他、百葉箱やラジコンカーの作り方、ソーラー発電でコードレス、インターネット接続など、Raspberry Piでは、温度・湿度・気圧など各種センサーとGPIOピンを使った事例もありますし、電子工作から逸れますがシングルボードコンピュータならではのインターネットラジオが聴けるメディアサーバー、NAS、プリントサーバの構築方法、スマホとの連携、Twitterの利用。。。等々の特集記事もおすすめ。

　それぞれ章立てされており、いろいろな体験記＆実現方法がわかりやすく書かれていて盛りだくさん、眺めてみるだけでも楽しくなります。

IoT活用事例

　もっとたくさんIoTでできることを知りたいなら下記はいかがでしょう？

　映画以外の動画は、まず観ない自身も、Arduino公式サイトの説明ビデオを、ふと観てみたら、YouTubeつながりで次々と観るに至り、すっかりハマってしまいました。(たとえ、言葉がわからなくてもおもしろい。。。)

　ワクワク、ドキドキしてきたなら、それだけでもIoT、電子工作の超初心者は卒業で、初心者以上と言ってよいでしょう。(超初心者が言っても説得力ない！？)

電子部品を買うならココらへん

　実物を触ってみたくなったら、電子部品の購入先はどこ？という話になりますよね。

　東京や大阪にある電子部品の国内老舗ショップも通販も行っていますし、Amazon、それ以外の日本語対応の海外ショップ通販もあります。

　電子部品ショップは、なぜか送料無料になる金額が結構高め、秋月に関しては送料必須、送料無料となる金額だけ見ると2000円以上のAmazonが最も敷居が低く、価格的には総じて秋月が最も安いイメージ、電子部品の取り扱い数では秋月、千石、マルツあたり、そこに共立エレショップ、若松が続く印象、ただ、Arduinoの品揃えという意味では、本家版ならスイッチサイエンス、互換品ならAmazon(マーケットプレイス出品店直含む)、Raspberry Piは、RC製は、今ならZeroも含めてRCオンラインやその代理店、ほかは、elements14ならAmazonといった印象があり、人それぞれ必要に応じてチョイスすることになるでしょう。

　ArduinoやRaspberry Pi(RCコンポーネンツ製・element14製)は、ハードウェアがオープンソース(ラズパイは一部非公開らしい)であることもあり、本家本元以外にも(ズバリの名称を名乗れないが同等品であるはずの)派生品や互換機の製造は、公式・非公式はあれど、むしろ積極的に認められており、たいてい機能強化で金額的にはその分プラスアルファとなるRaspberry Piベースのものとは異なり、Arduinoの互換機に至っては、驚くほど超格安なものもありますが、安さゆえの妥協が必要なケースも様々あるようなので爆安な互換機を選ぶ場合には、ネット情報や通販サイトの商品レビューなどを参考にある程度の覚悟を以って納得の上、購入した方がよいでしょう。

　尚、Arduinoなり、Raspberry Piなりの実機を使ってIoT・電子工作する場合、実機本体の仕様をある程度把握しておくことはもちろん、各種センサーやトランジスタ、ダイオード、抵抗、モーター。。。等々その種類に関わらず、使用する前には、パーツ破損回避や安全性の観点からも、仮に互換機であったとしても紙面や少なくとも型式で検索すればウェブ上に存在するはずの、それらの『データシート』には目を通す、特に互換機の場合、I/O位置が異なったり、爆安品の場合、はんだ付け不良も珍しくないようで、そのまま電圧を加えるとショートしたりすることすらもあるようなので電子部品自体も確認する必要がある模様。(手軽に利用できるようになったとは言え、電圧・電流を扱うわけで間違った使い方をすればショートして部品が壊れたり、感電だってあり得るのですから当然ですね。)

　それでは、楽しい電子工作、IoTライフを送れますようにGood Luck!

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