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Raspberry Piで 初心者が 半日でできる電子工作 を考えてみた
OSC2016島根で磯田歩美さんが発表した資料です。
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Raspberry Piで 初心者が 半日でできる電子工作 を考えてみた
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- 2. 自己紹介 • 磯田 歩美（いそだあゆみ） • 東京大学工学部精密工学科 3年 • Arduinoで電子工作の面白さを知る • 次はRaspberry Piを触ってみたい！ • びぎねっとでのインターンで実現 2016/9/28RaspberryPi3で初心者が半日でできる電子工作 2
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- 4. 教育コースの概要 • 対象：小中学生（マイコン初心者） • 時間：3時間 •難易度：必ずできること • 内容：面白いこと 2016/9/28RaspberryPi3で初心者が半日でできる電子工作 4
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- 6. 使用するパーツ案 部品名 仕組みが 単純か 光 LED ◯ LCD ◯ 音 ブザー◯ スピーカー/ヘッドフォン × 動 モーター ◯ ロボット × 2016/9/28RaspberryPi3で初心者が半日でできる電子工作 7
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- 8. 結論に至ったプロセス • RasPiに慣れる イメージ書き込み 音楽プレーヤーを動かす(RuneAudio) • 使いやすいモジュールを知るため、 とりあえず順に触ってみる 2016/9/28RaspberryPi3で初心者が半日でできる電子工作 9
- 9. 書籍 • 『Raspberry Piで学 ぶ電子工作』 （著：金丸隆志） • 1章から順に実践 • 電子工作はパーツの 型番、コード、回路 が全て記されている 2016/9/28RaspberryPi3で初心者が半日でできる電子工作 10
- 10. 遊んだモジュールの雑感（参考） 部品 私的 難易度 備考 LED（単色） ★ 様々な色のものが売られている Lチカで有名 フルカラー LED ★ LEDとほぼ同様に使える PWM制御でさらに様々に色を制御できる （★★★） タクト スイッチ ★★ 要するにボタン プルアップ抵抗とイベント検出に気をつける LCD ★★★ ★★ 白黒で文字表示が行える そのデータシートによって扱い方が異なる ブザー★★ 単調な音を鳴らすことができる PWM制御でさらに様々に音を制御できる （★★★） 2016/9/28RaspberryPi3で初心者が半日でできる電子工作 11
- 11. 行き詰まった点 • LCD（キャラクタディスプレイ） テキストで使っている型番と異なった 文字表示できない • ブザー 微かな振動音が聞こえるのみ… 2016/9/28RaspberryPi3で初心者が半日でできる電子工作 12
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- 14. ルール • スタートボタン（黒）を押す • LEDが色を表示する、この色を覚える •LEDが消える • 3色ボタン（赤青緑）でLEDの色を切り替え • 完成したら解答ボタン（白）を押す • 正解ならLEDが青点滅、不正解なら赤点灯 • スタートボタン（黒）を押すと次の問題 2016/9/28RaspberryPi3で初心者が半日でできる電子工作 15
- 15. 制作物の詳細（参考） 概要 フルカラーLEDで問題の色を表示して、ユーザーがその色と同じ色を作り、 正誤判定を行うゲーム 使用部品 RaspberryPi 3（OSはRaspbian） フルカラーLEDモジュール タクトスイッチ*5 タクトスイッチカバー*5（白黒赤緑青） ブレッドボード ジャンパワイヤ（オスーオス&オスーメス） 使用言語 python 詳細仕様 1. タクトスイッチ（黒）を押すと、フルカラーLEDでランダム生成の問題 の色を表示し、2秒後に消灯。 2. 2.3つのタクトスイッチ（それぞれがR,G,Bに対応）を用いてフルカラー LEDを操作。タクトスイッチは一度押すと点灯、もう一度押すと消灯の 繰り返し。いつでも何回でも点灯消灯可能。 3. 色が完成したらタクトスイッチ（白）を押す。そこで正誤（正解なら青 が点滅、不正解なら赤が点灯）を表示。 4. どのタイミングでもタクトスイッチ（黒）を押すと次の問題が始まる。 5. 問題番号と正誤が出力されていく。 6. Ctrl+cで終了。総問題数と正解数、不正解数が出力される。 2016/9/28RaspberryPi3で初心者が半日でできる電子工作 16
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- 17. 電子工作学習のポイント • 各モジュールを事前によく知ること できること 使い方(サンプルコードやライブラリ) よくあるトラブル • 実際に動かしてみる テキストの通りに 2016/9/28RaspberryPi3で初心者が半日でできる電子工作 18
- 18. さらに電子工作を楽しむ • トラブルシューティング やったことがある人に聞く ネットで検索 • プログラミング • 応用 ゲーム デモンストレーション 生活にちょっと役立つもの 2016/9/28RaspberryPi3で初心者が半日でできる電子工作 19
Editor's Notes
- #2 それでは、私より「Raspberry Piで初心者が半日でできる電子工作を考えてみた」というタイトルで発表させていただきます。◆
- #3 まず簡単に自己紹介をいたします。 私は磯田歩美といいます。大学3年生です。 学祭でArduinoなどのマイコンを用いて電子工作をして、電子工作の楽しさに目覚めていたところ、 びぎねっとの宮原社長とお会いして、夏休み中のインターンシップとして、Raspberry Piを触る機会をいただきました。 今回3週間程度という期間の中、Raspberry Piで遊んでみたのですが、そこで目標としたものは、◆
- #4 こちらです。（ちょっと間隔とる） 私自身Raspberry Pi初心者であるという立場から、 初めてRaspberry Piを触る人が、楽しめて継続して興味を持ち続けるには、どのようにアプローチしていくべきなのか, ということについて、電子工作という楽しくとっかかりやすいテーマで考えてみることにしました。
- #5 対象は小中学生、時間は3時間〜半日程度。 難易度は挫折せず必ずクリアできるレベル、内容は面白いこと、という極めて主観的な設定とします。◆ 難易度、内容は自分で作りながら確認する 挫折しないというのは自分でいろいろやってみて地雷がなかったところという判断
- #7 面白さを達成するため、興味を持てそうなパーツとして、以下をあげました まず光るものとして、LEDと、LCD 音がなるものとして、ブザ−と、スピーカーとヘッドフォン 動くものとして、モーターと、ロボット があります。◆
- #8 またそれぞれについて仕組みの単純さは大まかにはこのようなものだと考えられます。◆ （これいる？）
- #9 結論、やっぱりLEDが一番分かりやすい！！！ ということになりました。◆
- #10 こういう結論に至るまでは、 RasPiに慣れるために、RuneAudioをやってみたりネットワークの勉強をしたりしながら、 どのモジュールが使いやすく楽しいかを知るため、とりあえず順に触っていきました。◆
- #11 その際に参考にした書籍はこちらです。 金丸隆志先生の著書、『Raspberry Piで学ぶ電子工作』というものです。 Lチカから、センサやモーターを用いた電子工作まで様々なものが載っており、使用するパーツの型番、コード、回路が全て記されています。
- #12 このテキストに沿って、単色LED、フルカラーLED、タクトスイッチ、LCD、ブザーなどを遊んでみました。 詳細については、割愛させていただきます。 ◆ 有名どころでは、 7セグディスプレイ、モーター類、赤外線リモコンなどは触らなかった
- #13 遊んでいる上で行き詰まったところは、以下のようなものがありました。 ・まずLCDですが、 コードなどの書き方がデータシートに依存します。 テキストで指定されているものとは違うLCDを使っていたので、いろいろ調べてはみたもののうまくいきませんでした。 ・ブザー これは、電圧を両端に直接かけても微かな振動音が聞こえるのみでした。 時間の制約上、原因の解明が済んでいないまま、断念しました。 Arduino用キットだったのでArduinoで今度試してみたいと思います。 ◆
- #14 このように色々地雷を踏んだ結果、やっぱりLEDが一番分かりやすい、という結論だったので、 教育コースの電子工作の案として、フルカラーLEDとボタンを用いたミニゲームを作成することにしました。 デモではなくゲームになったのは、操作性があった方が私が楽しい、という理由です。 ◆
- #15 実際の制作物はこちらになります。 ブースで展示しておりますので、後ほど是非ご覧ください。 ◆
- #16 ゲームのルールはこのようなものです。 ゲームが始まるとフルカラーLEDで問題の色が点灯するので、 右の三つのボタンでRGBを切り替えながら色を作り 解答ボタンで答えあわせをするゲームです。 ◆ ↓いらん （RGBの加法混色の理解も深められるのではないかと思います。）
- #17 制作物の詳細について、詳しくは割愛させていただきます。◆
- #18 電子工作の勧めとして、 まずテキストを一冊買い、 そのテキストに載っている電子工作と全く同じ部品を揃え、 書いてある通りに同じことをやってみる！ ということを提案したいと思います。 これは、Raspberry PiでもArduinoでのその他のマイコンでも全て同じです。◆
- #19 電子工作をやるなら、やっぱり好きなものを作りたい！という気持ちが大きくあると思います。 ただ、触ったことがないモジュールをいきなり我流と勘で触り始めると、うまくいかなかった時、調べても原因と解決法がなかなかわからなくて効率が悪く、挫折してしまいがちです。 電子工作の全くの初心者に対して私がすすめたいのは、 何か作りたいものがあり、それに必要なモジュールや部品が確定したら、まずはその部品を使った簡単な例を自分の手で再現してみる、ということです。 そうしてモジュールに慣れた後、電子工作を始めると自由自在にモジュールが扱えて、より一層電子工作を楽しめると思います。 ◆
- #20 また、さらに電子工作を楽しむために、以下の３つを挙げておきたいと思います。 トラブルシューティングは、やったことがある人に聞くのが最も効率的ですが、ネットで調べるなども良いと思われます。 また、プログラミングを学習することで電子工作で表現できる幅が大きく広がります。 応用としては、今回はLEDを使ったゲームを提案しましたが、応用として他のパーツを用いたゲームや、デモ、 その他生活に役立ちそうなものなど様々なものが考えられます。 以上で、私からの発表を終わらせていただきます。 ◆