今日から始めるカンタン電子工作！Raspberry Pi で LED を光らせよう

2016.02.01

suzy

raspberrypi

はじめに

巷（ちまた）で話題の Raspberry Pi、私もつい先日購入してみました。
手のひらサイズの小さなPCですが、気軽にIoTプログラミングができるので、時間がある時についつい触って遊びたくなってしまいます。電子工作の勉強にもバッチリ！
今回は電子工作の Hello World 的な位置付けの「Lチカ（LEDを点滅させる）」...の一歩手前、LEDを光らせるところまで挑戦します！

用意するもの

raspberrypi

Raspberry Pi 本体（Raspberry Pi 2 Model B）
ブレッドボード
ジャンパワイヤ（オス-オス：2本、メス-メス：2本）
赤色LED
抵抗（220Ω）

電源やケーブル類の説明は割愛しています。
また Raspberry Pi について、OSインストールなどの初期設定は完了しているものとします。

ここで、今回使う部品について、いくつか補足します。

▼今回の主役！LED（発光ダイオード）

LED

LED（発光ダイオード）には、電池と同じように極性（プラスマイナス）があり、電流の流れる方向が決まっています。
見分け方は足の長さ。足の長い方を「アノード」、足の短い方を「カソード」と呼び、アノードはプラス側、カソードはマイナス側に接続します。逆向きに接続すると電流が流れませんので、ご注意くださいね。

▼電流を調整！抵抗

teikou

中学生の頃に習った「オームの法則」覚えていますか？電圧・電流・抵抗の大きさの関係を表したもので、抵抗は電流を流れにくくする働きを持ちます。

LEDには電流の最大定格（これ以上の値をこえると壊れてしまう可能性がある！）というものが決まっており、何らかの形で電流を調整してあげる必要があります。そのために必要なのが「抵抗」です。抵抗にはいろいろな種類がありますが、今回は220Ωの抵抗を利用します。
抵抗の大きさは【赤赤茶金】なら220Ω、【橙橙茶金】なら330Ωといった具合に、色の並び方で区別する事ができます。

▼性別がある！？ジャンパワイヤ

電気回路を組み立てるのに欠かせない、ジャンパワイヤ。今回は、Raspberry Pi のピンヘッダとブレッドボードを接続するために利用します。

最初は「ジャンパワイヤのオスとメスが...」と聞いて「何の事？」と驚いたのですが、ワイヤの先端にピンが付いている方をオス、差し込み口がある方をメスと呼びます。オス-オス、オス-メス、メス-メスなどの種類が売られていますが、オス-オスとメス-メスのジャンパワイヤがあれば、2本を接続してオス-メスとして使う事もできます。

電子部品を購入するなら「秋月電子通商」のサイトが、種類が豊富でオススメです。
http://akizukidenshi.com/catalog/default.aspx

LEDを光らせよう！

配線の準備

ようやく本題に入ります。3分クッキングのようですが、配線後の状態がこちら！
ジャンパワイヤは、オス-メスの形にして利用しています。

blog_20160128_2

ブレッドボード側から詳細を見ていきましょう。赤色LED、抵抗、ジャンパワイヤを2本、差しています。（画像が分かりづらくてごめんなさい！）
ここが1つ目のポイントになります。ブレッドボードの縦穴（中央の溝を挟んで、5つずつ縦に並んでいる穴）は、実は内部でつながっています。回路を組む時に意識しておいてください。

配線は以下の5ステップで完了します。

LED のアノード、ジャンパワイヤ（今回は白）を、ブレッドボード上の同じ列に差す
LED のカソード、抵抗の片側を、ブレッドボード上の同じ列に差す
抵抗の片側、ジャンパワイヤ（今回は青）を、ブレッドボード上の同じ列に差す
1.のジャンパワイヤを Raspberry Pi の12番ピン（GPIO18）に差す
2.のジャンパワイヤを Raspberry Pi の6番ピン（GND）に差す

blog_20160128_3

Raspberry Pi 側の配線はこちら。
そして、2つ目のポイント！Raspberry Pi 2 Model B には、40本のピンヘッダが付いており、それぞれ電源やGPIO（デジタル信号の入出力インターフェース）などの役割を担っています。

それぞれのピンヘッダの役割については、以下のサイトが詳しいので参考にしてください。
http://www.raspberrypi-spy.co.uk/2012/06/simple-guide-to-the-rpi-gpio-header-and-pins/

Raspberry Pi に指示を出す

配線が完了したら、LED点灯まであと一歩！
今回は Raspberry Pi に SSH接続してログインします（IPアドレスはお使いの環境に合わせて変更してください）。

MBP:~ suzy$ ssh pi@192.168.0.2
pi@192.168.0.2's password: 

The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;
the exact distribution terms for each program are described in the
individual files in /usr/share/doc/*/copyright.

Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent
permitted by applicable law.
Last login: Thu Jan 28 11:17:06 2016

MBP:~ suzy$ ssh pi@192.168.0.2

pi@192.168.0.2's password:

The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;

the exact distribution terms for each program are described in the

individual files in /usr/share/doc/*/copyright.

Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent

permitted by applicable law.

Last login: Thu Jan 28 11:17:06 2016

以下のコマンドを実行してGPIO18を初期化し、出力モードに切り替えます。

pi@raspberrypi ~ $ echo "18" > /sys/class/gpio/export
pi@raspberrypi ~ $ echo "out" > /sys/class/gpio/gpio18/direction

1 2	pi@raspberrypi ~ $ echo "18" > /sys/class/gpio/export pi@raspberrypi ~ $ echo "out" > /sys/class/gpio/gpio18/direction

GPIOは入力／出力のどちらにも利用できるので、モードを指定する必要があるんですね。

そして最後に、以下のコマンドを実行すると...

pi@raspberrypi ~ $ echo "1" > /sys/class/gpio/gpio18/value

1	pi@raspberrypi ~ $ echo "1" > /sys/class/gpio/gpio18/value

ピカーッ！LEDが光りました！
blog_20160128_4
消灯する場合は、上記コマンドの "1" を "0" に置き換えて実行してください。

最後は以下のコマンドにて、GPIO18の無効化を忘れずに。

pi@raspberrypi ~ $ echo "18" > /sys/class/gpio/unexport

1	pi@raspberrypi ~ $ echo "18" > /sys/class/gpio/unexport

まとめ

Raspberry Pi を使ったLED点灯、いかがでしたか？
電子工作の経験がほとんどない私でも、簡単にできてしまいました！

WEB上や書籍などで Raspberry Pi 関連の情報がたくさん出ていますので、興味を持った方は、ぜひ気軽にチャレンジしていただければと思います。

参考書籍

ラズパイマガジン2015年冬号(日経BPパソコンベストムック)
http://www.amazon.co.jp/dp/4822236048/

suzy Kawasuji Marie

INDETAIL には珍しい文系出身。初心者向け Raspberry Pi ネタと、色々な開発 tips を書いています。最近のおすすめマンガは「恋は雨上がりのように」。心が洗われます。

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株式会社INDETAIL

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