LEDやモーターをマイコンで制御しよう（Tinkercadによるオンライン講義版）
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Tinkercadを用い、ブラウザ上で回路のシミュレーションを行う実験です。Arduino Unoを用いてLEDやモーターの制御を行う実験をオンラインで実現しました。
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LEDやモーターをマイコンで制御しよう（Tinkercadによるオンライン講義版）
- 3. Tinkercad⽤のアカウントを作ろう（１） 3 本実験では、ブラウザで回路のシミュレーションを⾏うために Tinkercadというサイトを⽤いる。そのためのアカウントを作成しよう Tinkercadのサイト (https://www.tinkercad.com/) に Google Chrome や Firefox などのブラウザでアクセスしよう。 Microsoft Edge や Safari で動作するかは未確認。Internet Explorerは避けること。 右上の「今すぐ参加」ボタンをクリックする。 上のTinkercadへのリンクは、スライドショーなら「マウスクリック」で、 ⾮スライドショーなら「キーボードのCtrl + マウスクリック」で開ける。 次ページに続く AndroidやiOSの⼤画⾯タブレットにBluetoothマウスを組み合わせても 演習は可能だが、快適ではないのでPCを推奨。画⾯が⼩さいスマホでは無理。
- 6. LEDとは何か︖ 発光する電⼦パーツ。 電化製品のインジケータや、照明、信号機などにも使われる 本実験では、⾚、⻩、緑の３種を⽤いる LEDを発光させる際に⽤いる。 オレンジ、オレンジ、茶、⾦ のカラーコードは330Ω（オーム）の ⼤きさの抵抗を⽰す LED（Light Emitting Diode） 抵抗 6 アノード（＋） ⾜の⻑い側 カソード（ー） ⾜の短い側
- 9. 回路を組むために必要なもの（２） ジャンパワイヤ ブレッドボードにさして 回路の配線とする マイコン︓Arduino Uno（アルドゥイーノ ウノ） 9 本実験ではArduino Unoの上図の部分 （GND/13ピン/12ピン/11ピン） を多⽤する マイクロ・コントローラーの略。 LEDやモーターなど制御が得意な「⼩さなコンピュータ」 まずはこのマイコンを「回路への電源」として⽤いること から始める
- 17. 次の⽬標︓LEDの点灯・消灯をマイコンで制御 ここからの話 先ほどはLEDは点灯しっぱなしだった。 このLEDのオン・オフを「コンピュータ（マイコン）」に制御させるのが 次の⽬標。 Arduino Uno（アルドゥイーノ ウノ） 先ほども⽤いた Arduino Unoを 引き続き⽤いる ここからはArduino Unoの上図の部分 （GND/13ピン/12ピン/11ピン） を多⽤する。 （先ほどはGNDピンと5Vピンのみ利⽤した） 17
- 19. これから実現するもの マイコンの 出⼒ LED 抵抗 GND ⼀般に「マイコンの出⼒」とは下記の ⼆状態のどちらかをとることができる HIGH / LOW H / L 1 / 0 （呼び⽅は何通りかある） Arduino Unoでは、この⼆状態は以下の電圧を⽰す 5V / 0V すなわち Arduino Unoが⾼（5V）を出⼒するとき →LED点灯 Arduino Unoが低（0V）を出⼒するとき →LED消灯 どのように⾼/低を切り替えるか︖ Arduino Unoで動作するプログラムを書くことによって 19 ⾼ / 低 この部分がポイント
- 23. 記述したプログラムの意味 作製したプログラムは、Arduino Unoが動作している間、何度も繰り返される 23 上から順に実⾏して… また上に戻る ピン13とは︖ LEDのアノード（＋）に接続したピンのこと 13ピン LED 抵抗 GND 13ピン⾼ (LED点灯) 0.5秒待ち 13ピン低 (LED消灯) 0.5秒待ち そのため、ピン13の⾼/低はLEDのON/OFFと連動する
- 28. 課題１続き（３） 28 配線の際、ピンにマウスを合わせにくいときは︖ Arduino Uno とブレッドボードの位置を縦にずらすとよい。 ブレッドボートは中央付近がつかみやすい。 GNDの配線が邪魔で13ピンや12ピンにマウスを合わせにくいとき、 下図のように Arduino Uno とブレッドボードの位置を縦にずらすと ピンにマウスを合わせやすくなる（タブレットでは特に重要） ピンにマウスを合わせにくいときは…
- 36. 課題３続き（２） モーターをマイコンから制御する場合、「モータードライバ」と呼ばれるICを⽤いる。 モータードライバの役割は主に以下の⼆つ。課題ではどちらの役割も利⽤する。 電池 ボックス DCモーター マイコン 13ピン マイコン 12ピン DCモーターを動かす電流は 電池ボックスから流れる （=マイコンが壊れない） マイコンはモーターに対する スイッチとして機能する モータードライバ L293D 役割２︓モーターの正回転と逆回転を制御できる（下図では上図の13ピンと12ピンで解説） 13ピン ⾼ 12ピン 低 13ピン 低 12ピン ⾼ モーター正回転 モーター逆回転 36 役割１︓マイコンに⼤電流を流すことなく、モーターのオンオフを制御できる
- 38. 課題３続き（４） 38 使⽤されているピンがわかりやすくなるよう配線の表⽰を⼯夫した図 5V端⼦ この回路図は解説⽤である。 無理をせず１ページ前のように やや⾒にくい図でも問題なく動作する。
- 43. レポートについて B) LEDの点灯を「LEDの常時点灯」と「マイコン（Arduino）による 点灯制御」の2通りで実現した。この実験を元に、 ・マイコンがあれば何が可能か ・マイコンがなければ何が不可能か などを⾝の回りの家電製品を例に、⾃分の⾔葉で回答せよ A) 課題１〜３を実現し、それぞれのプログラムの空欄（１）〜（17）を埋めよ C) ⾃分の⾝の回りで、マイコンが⽤いられているであろう製品と、 そう考えた理由を、⾃分の⾔葉で回答せよ 「⾃分の⾔葉で」とは「インターネット、書籍、他⼈のレポート等の 丸写しではなく」ということ 43 Wordでレポートを作成し、メール添付で⾦丸に提出すること。 Wordを利⽤できない学⽣はメールの本⽂に直接書いてもかまわない。 締め切りは、本実験を割り当てられた⽔曜⽇から⼀週間後の⽔曜⽇の13:40。