プログラミング

Raspberry Piで電子部品制御

Last Updated: 10/03/2025
15 1 minute read

Raspberry Piを電子部品に接続し、ScratchとPythonを使ってプログラムする方法

Related Articles

Raspberry Pi（ラズベリーパイ）は、小型でありながら非常に強力なコンピュータであり、電子工作やプログラミングの学習に最適なツールです。今回は、Raspberry Piを使って電子部品を制御する方法を、ScratchとPythonの両方を使って説明します。このガイドでは、初心者でも理解しやすいように、段階的に進めていきます。

1. 必要なハードウェアの準備

Raspberry Piを使って電子部品を接続するには、以下のハードウェアが必要です。

  • Raspberry Pi本体（Raspberry Pi 4またはそれ以前のバージョン）
  • MicroSDカード（Raspberry PiのOSをインストールするため）
  • モニター、キーボード、マウス
  • ジャンパーワイヤー
  • LEDライト
  • 抵抗（通常は330Ω）
  • ブレッドボード
  • GPIOピン拡張ボード（オプション）

2. Raspberry Piのセットアップ

Raspberry Piの基本的な設定を行います。以下の手順で進めてください。

  1. Raspberry Pi OSのインストール

    • Raspberry Pi Imagerを使用して、Raspberry Pi OSをMicroSDカードにインストールします。
    • Raspberry Piを起動し、初回設定を行います（Wi-Fi接続や言語設定など）。

  2. GPIOピンを理解する

    • Raspberry PiのGPIO（General Purpose Input/Output）ピンは、外部デバイスと通信するために使用されます。GPIOピンは、入力または出力に設定できます。

3. Scratchでのプログラミング

Scratchは、ビジュアルプログラミング言語であり、ブロックを使ってプログラムを組み立てます。Raspberry PiでScratchを使うことで、簡単に電子部品を制御できます。

Scratchを使ったLEDの点灯

  1. Scratchのインストール

    • Raspberry Pi OSには、デフォルトでScratchがインストールされています。もしインストールされていない場合は、ターミナルから次のコマンドでインストールできます。 
      arduino
      sudo apt-get install scratch

  2. LEDの接続

    • ブレッドボードにLEDをセットし、抵抗を接続します。LEDの長い端（アノード）をRaspberry PiのGPIOピン（例えばGPIO17）に、短い端（カソード）をGNDに接続します。

  3. Scratchでプログラムを作成

    • Scratchを開き、プログラムを作成します。
    • 以下のブロックを使用して、LEDを点灯させます：
      • “when green flag clicked”（緑の旗がクリックされたとき）
      • “set pin [GPIOピン] to [high]”（GPIOピンを高く設定する）

    これで、緑の旗をクリックすると、LEDが点灯します。

4. Pythonでのプログラミング

Pythonは、Raspberry Piで非常に強力なプログラミング言語です。GPIOピンを制御するために、PythonのRPi.GPIOライブラリを使用します。

PythonでLEDを点灯させる

  1. RPi.GPIOライブラリのインストール

    • RPi.GPIOライブラリは、Raspberry Piにデフォルトでインストールされています。もしインストールされていない場合は、以下のコマンドを実行してインストールします。 
      arduino
      sudo apt-get install python3-rpi.gpio

  2. Pythonコードの作成

    • 新しいPythonファイルを作成し、次のコードを記述します。 
      python
      import RPi.GPIO as GPIO
import time

# GPIOのモードを設定
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# GPIO17を出力モードに設定
GPIO.setup(17, GPIO.OUT)

# LEDを点灯
GPIO.output(17, GPIO.HIGH)

# 5秒間待機
time.sleep(5)

# LEDを消灯
GPIO.output(17, GPIO.LOW)

# GPIOの設定をリセット
GPIO.cleanup()

  3. コードの実行

    • ターミナルで、作成したPythonファイルを実行します。 
      nginx
      python3 led_control.py

    このコードを実行すると、GPIO17に接続されたLEDが5秒間点灯し、その後消灯します。

5. 他の電子部品との連携

Raspberry PiとPythonを使えば、様々な電子部品を簡単に制御できます。例えば、次のような部品との連携も可能です。

  • センサー（温度、湿度、光センサーなど）

    • センサーからのデータを読み取って、Pythonで処理することができます。

  • モーター

    • モーターを制御して、ロボットやその他の装置を動かすことができます。

  • ディスプレイ（LCDやLEDマトリクス）

    • ディスプレイに情報を表示することで、インタラクティブなデバイスを作成できます。

6. 応用例：温度センサーのデータを表示

例えば、DHT11温度センサーを使って温度データを取得し、Raspberry Piの画面に表示するプログラムを作成します。

DHT11センサーの接続

  1. DHT11のVCCピンをRaspberry Piの3.3Vに接続し、GNDピンをGNDに接続します。
  2. データピンをGPIO17に接続します。

Pythonコード

  1. DHT11ライブラリのインストール

    arduino
    sudo apt-get install python3-pip
sudo pip3 install Adafruit-DHT

  2. Pythonコード

    python
    import Adafruit_DHT

# センサータイプとGPIOピンを設定
sensor = Adafruit_DHT.DHT11
pin = 17

# 温度と湿度のデータを取得
humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, pin)

if humidity is not None and temperature is not None:
    print(f'Temperature: {temperature}C  Humidity: {humidity}%')
else:
    print('Failed to get data from the sensor')

このプログラムを実行すると、DHT11センサーから取得した温度と湿度のデータが表示されます。

7. まとめ

Raspberry Piを使って、電子部品を制御する方法を学ぶことは、プログラミングやエレクトロニクスを理解するための素晴らしい方法です。ScratchやPythonを使えば、初心者でも簡単に電子工作を楽しむことができます。これらの基本的な知識を応用して、より高度なプロジェクトを作成することも可能です。

Last Updated: 10/03/2025
15 1 minute read
Back to top button