ArduinoでSTEM教育​ 基礎編:プッシュスイッチ

ArduinoでSTEM教育​ 基礎編:プッシュスイッチ

今回は、プッシュスイッチを使用して、LEDをオン/オフする方法を紹介します。​イッチを押すとLEDが点灯し、もう1つのスイッチを押すとLEDが消灯します。

目次

使用する部品一覧

使用する部品は図のとおりです。これらの部品は、すべて「ELEGOO Arduino用のMega2560スタータキット」に含まれています。​Arduinoは、もちろんunoやnanoでも問題ありません。

  • Arduino MEGA2560 R3 …1個
  • 830穴 ブレッドボード …1個
  • 5mm red LED …1個
  • 220 ohm 抵抗 …1個
  • プッシュスイッチ …2個
  • ジャンパワイヤ(オス-オス) …7個

LEDの特徴や取り扱い方法

LEDは電気を流すと光る部品で、あらゆる電気製品で使われています。​
蛍光灯よりも高寿命なため、照明器具にも使用されています。​

抵抗には極性がありませんが、LEDには極性があります。足が長いほうが+端子で、短いほうがマイナス端子です。もし、逆に接続した場合は電気がほとんど流れないため光りませんので、注意してください。​

LEDは電流を多く流すほど、明るく光りますが、流しすぎると壊れてしまいます。電流が流れすぎないように、直列抵抗を入れる必要があります。​

プッシュスイッチの特徴や取り扱い方法

今回使用するプッシュスイッチには、4つの端子がありますが、2端子が1組になっており、その間にスイッチがあります。​

スイッチがオフのときは、電気的にHIGHでもLOWでもない状態となります。一般的に、オープンや不定と言われる状態です。この状態でArduinoの通常の入力端子に入力すると、動作が不安定になります。そのため、スイッチオフ状態をHIGHもしくはLOWで安定させる必要があります。具体的な方法はプログラムの項目で説明します。​

回路図

LEDは抵抗と直列で、5番のデジタルピンに接続し、もう片方をGNDに接続します。​
プッシュスイッチS1は、9番のデジタルピンに接続し、もう片方をGNDに接続します。​
プッシュスイッチS2は、8番のデジタルピンに接続し、もう片方をGNDに接続します。​

配線図

ブレッドボードを使用した配線は図のとおりになります。

組立完成写真

実際に組み立てた写真です。同じようにできましたか?​

プログラム

プログラムでは、最初にピン番号の設定が必要です。​
先程接続したピンと同じピン番号を設定してください。​
LEDピンは5番、プッシュスイッチは8番と9番です。​

次に、ピンの入出力設定をします。これはsetup()内で行います。​
LEDピンは出力なので、pinModeで”OUTPUTに設定します。​
プッシュスイッチは入力なので、pinModeでINPUTに設定したいところですが、​ 冒頭に説明したように、プッシュスイッチはオフ状態の時は値が不定になります。​ そのため、不定状態のときにHIGHに固定させるために”INPUT_PULLUP”を設定します。​

最後は、メインループ内でスイッチによるLEDのON/OFFを記述します。​
まず、スイッチが押されているかどうかを判断するために、if()とdigitalRead()を使用します。​ if()は、括弧内の条件が成立した場合にのみ、以後のプログラムを実行します。​

1つ目のif文は、プッシュスイッチが押されたとき、すなわち、9番ピンがGNDに接続されたとき、if文が成立します。​ そして、そのときにdigitalWrite()でLEDピンをHIGHにすることで点灯します。​

2つ目のif文は、もう片方のプッシュスイッチが押されたとき、すなわち、8番ピンがGNDに接続されたとき、if文が成立します。​そして、そのときにdigitalWrite()でLEDピンをLOWにすることで消灯します。​

ソースコード:https://www.elegoo.com/download/

動かしてみよう

プログラムを書き込んで、実際に動かしてみてください。

今回学んだポイント

  • LEDは極性がある。​
  • LEDは抵抗で電流を制限する必要がある。​
  • Arduinoの入力端子をオープン状態にするときは、プルアップ機能を使用する。​
  • スイッチ入力は、”digitalRead()”で読み取る。

改造してみよう

もう少し理解を深めるために、自分で改造してみてください。​

  1. スイッチが押されてから、1秒後にLEDが点灯する。​
  2. スイッチが2個押されたときだけ、LEDが点灯する。

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