はじめに

はじめに　　　　　　　　　

このサイトは私の電子工作の「備忘録」として作成・公開しています。
私自身は全くの電子回路初心者なので、間違えが無いとは言い切れません。
もしなんらかの被害を受けたとしても、当方は一切責任を負いません。
すべて自己責任でお願いいたします。 

私的には電子回路を習得というより、
理論も半田も後回しでなにかを動かしたい思いが強いです。
電子回路は電子部品の取り外しが簡単な「ブレッドボード」を使用して
様々な電子部品の特徴を調べたり組み合わせたりしてます。
必要があれば旦那に半田付けを依頼してます。
（細かすぎて「二度とやらん(-_-ﾒ)」と言われましたが…(^^;) ）

まぁそんなこんなで突っ走ってきたところ、
ふとノウハウを記録していない自分に気づき、
「これはマズイ！Σ(￣ロ￣lll)」と、ロボット組み立てに合わせて
これまでの電子工作の備忘録を残すことにしました。

基本的にはわたしが購入した
「Elegoo Arduino用UNO R3 最終版スタータキット」
のチュートリアルに沿ってお話しします。

また論理的な理解がなければ事故のモトになるので、
その辺りのお話は「電子工作よもやま話」に載せていきます。

本当はね、モーター系で工作したいです( -o-)=3
遠隔操作もしたいし、VRアプリも完成さたいし。
今もあれしたい！これしたい！と創作意欲が溢れて止まりません。

でもここはグッと我慢(T^T)
待っててね、メカノイド♪

目次　　　　　　　　　　　

< 電子工作よもやま話 >
  1. 「電子工作」とは？
  2. 電子部品とは？
  3. 電気（電子）回路とは？
  4. 電子回路記号とは？
  5. マイコンボードとは？

< 私の開発環境 >
  1. 構成図
  2. 周辺機器
  3. マイコン
  4. 電子部品
  5. その他
  6. 作業上の注意点


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  Arduinoの開発環境をインストールする 
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  [Elegoo： 0] Arduinoの開発環境(Arduino IDE)をインストールする
  [Elegoo： 1 - 1] ライブラリの追加
  [Elegoo： 1 - 2] シリアルモニター
  [Elegoo： 2] Lチカ：Arduino UNO R3ボードとIDEの基本手順

以下、鋭意製作中です。
順次UPしていきますので...乞うご期待??

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  基本編 (Elegoo Tutorial)

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  [Elegoo： 3] LEDで電子回路の基礎を学ぶ
  [Elegoo： 4] アナログ入出力：入力(Potentiometer)／出力(RGB LED)
  [Elegoo： 5] デジタル入出力：入力(Push Button)／出力(LED)
  [Elegoo： 6] ブザー：Active Buzzer
  [Elegoo： 7] ブザー：Passive Buzzer
  [Elegoo： 8] Tilt(傾斜)スイッチ
  [Elegoo： 9] Servo モーター
  [Elegoo：10] 超音波センサモジュール
  [Elegoo：11] メンブレン(膜) スイッチモジュール
  [Elegoo：12] DHT11 温度・湿度センサー
  [Elegoo：13] アナログ ジョイスティックモジュール
  [Elegoo：14] IR(赤外線)受信モジュール
  [Elegoo：15] マトリクスモジュール
  [Elegoo：16] ６軸センサモジュール GY-521
  [Elegoo：17] 人感センサー
  [Elegoo：18] 水位センサー
  [Elegoo：19] リアルタイムクロック
  [Elegoo：20] 音声検出センサー
  [Elegoo：21] 近距離無線通信(RFIDリーダライタ)
  [Elegoo：22] LCD(液晶)ディスプレイ
  [Elegoo：23] 温度計
  [Elegoo：24] 最低3本の制御線で8本出力をするシフトレジスタ(74HC595)＋LED8個
  [Elegoo：25] シフトレジスタ(74HC595)＋シリアルモニタ
  [Elegoo：26] 光電池(Photocell)
  [Elegoo：27] シフトレジスタ(74HC595)＋7-セグメントディスプレイ
  [Elegoo：28] シフトレジスタ(74HC595)＋4ｰデジタル 7ｰセグメント ディスプレイ
  [Elegoo：29] DC(直流) モーターで扇風機
  [Elegoo：30] リレー
  [Elegoo：31] ステッピングモーター
  [Elegoo：32] リモートでステッピングモータを制御
  [Elegoo：33] ロータリーエンコーダ付きステッピングモータの制御


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  応用編

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  1. 電子ピアノ作ってみた
  2. ロボットアームもどきを作ってみた
  3. テルミン作ってみた

  4. うちの家電を動かしてみた
  5. 電光掲示板(日本語)作ってみた

  6. ６軸センサーで画像を動かしてみた


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  電動おもちゃ
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  1. 電動おもちゃを作りたい
     1) モグラたたき
     2) ライントレース車

  2. センサーとモーター
     1) 自動制御する車
     2) 掃除機
     3) ロボットアームでポテチをつまむ


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 IoT(Internet Of Things)
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  1. クライアントサーバシステムを構築した
  2. VRアプリ作ってみた

 
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  遠隔操作 
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  1. 遠隔操作のこと(赤外線・Bluetooth)
  2. スマホアプリと連動したい
     1) 百均の電動おもちゃ
     2) プラレールのコントローラー(カメラ付き)
     3) 迷子防止札
     4) 電光掲示板

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  ロボットを作りたい －メカノイド－
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  1. ロボットを作りたい －メカノイド－
     1) まず組み立てて遊ぶ
     2) ノーマルで遊ぶ
     3) スマホアプリで遊ぶ
     4) 別タイプに組み換える
  2. オープンソース＆ライブラリの解読
  3. 音声コマンドをスマホから指示する
  4. 電子部品と繋ぐ
      1) 自動走行
      2) 物体の認識
      3) 物をつかむ
      4) 二足歩行

電子工作よもやま話

電子工作よもやま話　　　　　　　　　　　

  ※ 全くの素人で、まだまだ勉強不足です...( -o-)=3
      いろいろなサイトで勉強させて頂いてます。
      夢中になり過ぎて参考にしたサイトを忘れたりしています。
      また判明次第リンクさせていただければと思いますm(_ _)m



   1.「電子工作」とは？
　　ざっくり言うと「電子部品を使った工作のこと」
　　つまりはLEDやセンサー、モーターなどの
　　「電子部品を組み合わせて電気(電子)回路を作り、
　　　マイコンボードで制御する」
　　というのが私の認識。

　　で、組み合わせてどんなものが作れるかというと
　　・センサー：温度湿度計、風呂の水位警報器、降雨警報器、自動照明
　　・ブザー　：電子楽器、電子オルゴール
　　・モーター：ロボット、車や電車のラジコンや自動制御、3Dプリンタ
　　・無線通信：外出先から家電の遠隔操作(IoT)、VRアプリ

  2. 電子部品とは？
     1) 能動部品（半導体）
　　　　入力部と出力部を持ち、与えられた信号により特定の電力を出力する
　　　　⇒ トランジスタ、IC、ダイオード、オペアンプなど

     2) 受動部品
　　　　自身では機能しないが能動素子と組み合わせて電力を消費・放出・貯めたりする
　　　　⇒ 抵抗器、コイル・インダクタ、コンデンサの３要素がある

     3) 機構部品：電子部品を接続・切断・固定したりする電気の交通整理役
　　　　⇒ コネクタ、基板、端子、スイッチ、線材 など

  3. 電気（電子）回路とは？
     1) 電気（電子）回路とは
　　　「電流（電気）が回って流れる路」という意味。
　　　能動部品や受動部品を機構部品で繋げて構成される。
     2) 電圧・電流・抵抗
　　　電子回路はよく水の流れで電圧は水圧に、電流は流量に例えられる。
　　　抵抗 は、流体的な抵抗、たとえば、パイプの太さに例えられる。
　　　同じ太さのパイプに水を流す場合、水圧を高くするほど流量は増える。
　　　同様に、普通は電圧を上げると電流が増える。
　　　同じ圧力の場合、パイプを太くすると流量は増える。
　　　同様に、抵抗を小さくすると電流が増える。
　　　ちなみに、水の場合は水の分子が流れる。
　　　電流の場合、一般には電子が(逆向きに)流れる。
　　　流体で圧力と流量の関係は
　　　「流れる場所の入り口の圧力と出口の圧力の差」が重要。
　　　同様に、電子回路でも電流が流れる部品の入口と出口(両端)の電圧が重要。

     3) 実体配線図と回路図：電子回路を書き表すために使う図
        (1) 実体配線図とは部品の絵が直接書いてある図。
　　　　一見すると、実体配線図の方が直感的に分かりやく思えるが、
　　　　書くのは面倒で、部品が増えてくるとごちゃごちゃになり、
　　　　人によって絵心のばらつきがでる。書くのが面倒な部品もある。
　　　　そのうえ、同じ機能、たとえば値の抵抗であっても、多くの種類があり、
　　　　それらをとても書き分けられない。
        (2) 回路図とは各電子部品を電子回路記号に置き換えて記述し、
　　　　それらを線でつないで配線とする。
　　　　電池に相当する直流電源、抵抗、発光ダイオード等を記号にしている。
　　　　例えば、実体配線図では電池を使うが、
　　　　回路図では電源装置から電流を供給しても同じ記号（直流電源）になり、
　　　　実際になにを使うか明示するときは別途付記する。



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以下、鋭意製作中です。
順次UPしていきますので...乞うご期待♪


  4. 電子回路記号とは？
     1) 能動部品（半導体）
     2) 受動部品
     3) 機構部品
        (1) 直流電圧源
　　　　時間変化の無い一定の電圧、電流。略称で「ＤＣ」(Direct Current)
        (2) 交流電圧源
　　　　時間とともに変化する電圧、電流。略称で「ＡＣ」(Alternating Current) 
        (3) 固定抵抗
        (4) コンデンサ
        (5) グランド、基準電位：GND(ground)
　　　　 電子回路を取り扱うときに基準となる電位
        (6) 配線接続
        (7) 配線非接続
        (8) LED

  5. マイコンボードとは？
     1) マイコンボードとは？
        (1)
     2) Arduino(アルドゥイーノ)とは？
        (1)

私の開発環境

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  1. 構成図
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            ①周辺機器とマイコンボードはUSBケーブル等で接続する
            ②マイコンボードと電子部品を接続するために
                ブレッドボード(ハンダ付け無しで回路を自在に変更可能)を利用し、
                ジャンパー線(電子部品同士を繋ぐ電線)で接続する
            ③ブレッドボードに電子部品を接続して、電子回路を組む

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  2. 周辺機器
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     2.1 パソコン
         1) ハードウェア
            ・OS               ：Windows10 Home Ver.1709
            ・CPU             ：Intel(R) Pentium(R) CPU B950 2.10GHz
                           (第1世代Intel®Processor向けIntel®HD Graphics)
            ・GraphicBoard：Intel(R) HD Graphics Family
            ・RAM             ：4.00GB
              ※なかなかの低スペック...(^_^；)

         2) ソフトウェア
            (1) テキストエディタ
              ・UnEdit  r.1.10.4
               ※ 長年NoEditorを愛用させて頂いてましたが、機能そのままで
                   タブエディタになったと聞き、こちらを使わせて頂いてます。

            (2) ブラウザ
                ①作業用
                  ・fireFox ver60.0.2(64bits)
                  ・Google Chrome ver67.0.3396.87(64bits)
                ②調査用
                  ・Microsoft Edge 42.17134.1.0
                  ※Microsoftはクロスプラットフォーム開発に後進的なので、
                     開発するにはどうも敬遠しがちです。
                     でも、お気に入りの使い勝手は慣れているので
                     調査用として利用しています。

            (3) Arduino IDE
                  ・Arduino IDE Ver.1.8.5

            (4)Processing


            (5)クライアント/サーバ
                ① サーバー側
                  ・node.js
                  ・npm
                ② クライアント/サーバ間 ソケット通信
                  ・socketIO.js
                ③ クライアント側
                  ・HTML5：Webページ作成言語
                  ・P5.js：processingをhtml上で動かす
                  ・Three.js：WebGLを簡単に利用可能にすることを目指したライブラリ


     2.2 スマートフォン

         1) ハードウェア
            ・CPU：2.2GHz＋1.6GHzクアッドコア
            ・OS：Android 8
            ・内蔵メモリ：RAM 4GB／ROM 32GB
            ・外部接続：Wi-Fi(10台)／Bluetooth 4.2(4台)／USB(1台)

         2) アプリ

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  3. マイコンボード
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         1) Elegoo UNO R3 コントローラーボード
               (Arduino UNO R3 互換機)
            ※ 購入した Elegoo Arduino用UNO R3 最終版スタータキット に
               同封されていたボードです。
         2) Elegoo Arduino Nanoボード V3.0 CH340/ATmega328P
               (Arduino Nano V3.0互換)

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  4. 電子部品 (全てピン付き)
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     ※ E：Elegoo Starter Kit ／ 購：別途購入品
     1) 能動部品
        E  ①LED（白/黄/青/緑/赤/RGB）
        E  ②DHT11温度・湿度モジュール
        E  ③RC522 RFID(非接触型IC)モジュール
        E  ④GY-521 6軸センサ(加速度3軸、角速度3軸)モジュール
        E  ⑤HC-SR501 PIRモーションセンサー(赤外線人感センサー)
        E  ⑥ウォーターレバー(水位)センサ
        E  ⑦超音波センサ
        E  ⑧サーミスタ（温度センサー）
        E  ⑨フォトレジスタ（光センサ）
        E  ⑩サウンドセンサモジュール
        E  ⑪Ds3231 RTC(リアルタイムクロック)モジュール
        E  ⑫IR受信モジュール
        E  ⑬L293D：モータドライバ
        E  ⑭ULN2003ステッパモータドライバボード
        E  ⑮1術7セグメントディスプレイ
        E  ⑯4術7セグメントディスプレイ
        E  ⑰MAX7219 モジュール
        E  ⑱LCD1602 モジュール
        E  ⑲ダイオード整流器(1N4007)
        E  ⑳NPNトランジスタ(PN2222)：アナログ回路-増幅機能／デジタル回路-スイッチ機能
        E  ㉑NPNトランジスタ(S8050)

        購 ①5mm赤外線IR LED発光ダイオード
        購 ②LM393 IR赤外線障害物回避センサモジュール
        購 ③Elegoo L298NデュアルHブリッジステッパーDCモータドライバシールド拡張ボード
        購 ④録音再生モジュール
        購 ⑤EasyWordMall ワイヤレスブルートゥースV2.0シリアルスレーブモジュールHC-06

     2) 受動部品
        (1) 抵抗器
        E ①抵抗(10R)
        E ②抵抗(100R)
        E ③抵抗(220R)
        E ④抵抗(330R)
        E ⑤抵抗(1K)
        E ⑥抵抗(2K)
        E ⑦抵抗(5K1)
        E ⑧抵抗(10K)
        E ⑨抵抗(100K)
        E ⑩抵抗(1M)

        (2) コイル・インダクタ

        (3) コンデンサ (電気を蓄えたり放出したりする電子部品)
        E  ①電解コンデンサ(10UF 50V)
        E  ②電解コンデンサ(100UF 50V)
        E  ③22pf セラミックコンデンサ
        E  ④104pf セラミックコンデンサ

      3) 機構部品
        E  ①ブレッドボード
        E  ②9V 1A 電源アダプター
        E  ③9V 電池＋電源モジュール
        E  ④オス-オス ジャンパーワイヤ
        E  ⑤オス-メス デュポンワイヤー
        E  ⑥USB ケーブル
        E  ⑦プロトタイプ拡張ボード
        E  ⑧ボタンスイッチ
        E  ⑨チルトボールスイッチ
        E  ⑩ポテンショメータ
        E  ⑪ジョイスティックモジュール
        E  ⑫キーパッドモジュール
        E  ⑬リモートボタン
        E  ⑭アクティブブザー
        E  ⑮パッシブブザー
        E  ⑯サーボモーター(SG90)
        E  ⑰3V DCモーター
        E  ⑱ステッパーモーター
        E  ⑲5Vリレー：電磁石により回路を切り替える機械式スイッチ
        E  ⑳74HC595：シフトレジスタ／マイコンの出力端子が足りないときに増設する

        購 ①Arduino UNO R3 透明アクリル ケース 薄型
        購 ②短めジャンプワイヤキット
        購 ③ジャンパーワイヤ（メス-オス,メス-オス,オス-オス）
        購 ④6x6x5mm 4-ピン ボタンスイッチ
        購 ⑤ELEGOO 50 PCS オスメスジャンパーワイヤ200mm & ミニブレッドボード

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  5. その他
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     1) 本
        (1) Arduinoをはじめよう 第3版 オライリージャパン
        (2) たのしくできるArduino電子工作 牧野浩二(著) 東京電機大学出版局

     2) 商品
        (1) タカラトミーOmnibotMeccanoid(メカノイド) G15 TYPE61

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  6. 作業上の注意点
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      1) 各電子部品のデーターシート(仕様)を確認
        (1) 何用の電子部品なのか
        (2) 最大定格
            ①電圧・電流・温度で、瞬時でも絶対に越えてはならない
            ②Arduinoは5Vと3.3Vを供給可能なので、それを基準に判断する
         (3) ピン配列と種別
              ・VCC：電源
              ・GND：グランド
              ・DI   ：デジタル入力
              ・DO  ：デジタル入力
              ・AI   ：アナログ(PWD)入力
              ・AO  ：アナログ(PWD)入力
              ・シリアル通信
         (4) 使い方
            ①電子回路 例
            ②サンプルプログラム

     2) 配線時：ショートを防ぐために
            ①ブレッドボード上で電子部品を繋ぐ
            ②マイコンボードとブレッドボードはグランド(GND)から繋ぐ
            ③電源(VCC)は一番最後に繋ぐ