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【Arduino入門編⑬】テスト環境に便利!Arduino拡張ボード(シールド)プロトタイプシールドを使ってみる!

自分への備忘録も兼ねArduino入門編の記事をブログに書くようになりましたが、非常に多くのアクセスがあり驚いています。
Arduinoは電子工作を楽しむ上で非常に便利なマイコンボードなので人気があるのも納得です!

入門編として書きたい事はまだまだたくさんあるのですが、今回はシールド」と呼ばれるArduinoの拡張ボードの1つである『プロトタイプシールド』をご紹介します。
テスト回路を組む際にあると便利となります。

これまでArduinoを使い(こちらではArduino Unoで解説しています)、サーボモーターを動かしたりLEDの点灯制御などデジタル入出力ピンやアナログ入力ピンについて解説してきました。

Arduinoはオープンソースで作られたハードウェア(マイコンボード)であり安価で入手が出来ることから人気があり、統合開発環境(IDE)のソフトが無料配布されているので開発やテスト環境に適しています。

また、ハードウェアやソフトウェアがオープンソースであるためライセンスの範囲内であれば改変や解析等自由に行うことも出来ます。

Arduinoの特徴としてプログラムのことをスケッチと呼びます。
そしてArduinoで使える便利な拡張ボードというものが多数販売されていますが、その拡張ボードのことを「シールド」と呼びます。

Arduinoに接続しGPSが使えるようにするものや、USB機器をインターフェースとして使えるようにするものなど様々なものが販売されていますが、今回はその中でも基本的な『プロトタイプシールド』というものをご紹介したいと思います。

【Arduino拡張ボード】プロトタイプシールドを使ってみる!

拡張ボード(シールド)とは?

Arduinoには直接接続することにより機能を拡張出来るパーツが多数販売されています。
ArduinoにつなげることによりGPSが使えるようにしたり、画像表示用のディスプレイを追加したり、イーサネット通信・SDカードリーダー・各種センサーなど様々なものがあります。
このようなArduino用の拡張ボードのことを「シールドと呼びます。

これら拡張ボード(シールド)をArduinoに直接差し込むだけで、はんだ付けなどの結線が必要なく手軽にArduinoに機能を追加することが出来るというものです。

例えばこちらはArduino Nano用のI/O拡張ボード(シールド)となります。
複数サーボモーターを制御し多関節で動かすロボットに使いましたが、8本のサーボ電源を確保するのに非常に面倒な配線となるものですが、拡張ボード(シールド)を使うことにより配線も簡単でスッキリしたものとなりました。

同様にこちらはArduino Uno用のI/O拡張ボードですが、サーボモーター12本をシールド1枚に接続でき配線が簡素化出来ます。

このようにArduinoにはUnoやNano(Mega用などもあります)に適した「シールド」と呼ばれる拡張ボードが多数販売されています。

【Arduino入門編⑭】センサーシールド(Sensor Shield)を使ってみる!

Arduino用シールドには通常ライブラリが用意されているものが多くすぐに動作させることが出来ます。
そしてシールドの形状(Arduinoのピン配列)は標準化されており、どのメーカー製のシールドを使ってもArduinoとすぐに接続出来る形状で作られています。

さらにシールドの上に別のシールドを接続して・・・なんていうタイプのものもあり複数の拡張機能をArduinoに持たせる事もできます。

そして今回はArduino拡張ボード(シールド)の中で最も基本的な『プロトタイプシールド』というものを使ってみたいと思います。

これまでLEDやサーボモーターなどの接続にブレッドボードを使いジャンパーワイヤを複数本使用して・・・だったと思いますが、場合によってはプロトタイプシールドを使うことにより接続が簡単になり、これ1つで完結出来る場合も出てきます。

Arduino入門編の記事を読んで頂いているということで、テスト環境でいろいろと動作チェックなどする際に便利になるかと思います。

【Arduino拡張ボード】プロトタイプシールド

Arduinoの拡張ボードである「シールド」がどんなものか分かったところで、今回は『プロトタイプシールド』を使ってみたいと思います。
・・・と言ってもArduinoの機能を拡張するためのシールドは、そのままArduinoに差し込むだけで使えるので簡単です。

そして今回ご紹介しているプロトタイプシールドは上記I/O拡張ボードなどのように機能を追加するというよりは、ブレッドボード的な使い方が出来るシールドとなります。

少し形状等見ていきましょう。
こちらがプロトタイプシールドとなります。

Arduino Unoと比べてみましょう。

デジタル入出力ピンやアナログ入力ピンなどほぼArduino Unoと同じ配置になってます。
ちなみにこちらがArduino Unoのピン配列です。

そしてこちらが背面です。

ピン配列はArduino Unoと標準化され各種ピンが対応して作られているので、このようにピンをArduino Uno本体に向きを合わせて差し込むだけで使えます。

MEMO
Arduinoは形状やピン配置が標準化されているので別形状のArduinoでもシールドを使うことが出来ます。(例えばArduino UnoシールドをArduino Megaで使うなど)
しかしソフトウェア等の互換性の問題で全てが対応しているわけではありません!

Arduino Unoとほぼ同じ形状&ピン配列ですね!
でも大きく違う箇所があります。
5VとGND端子が各5本付いていますね。
これがプロトタイプシールドの大きな特徴となります。

Arduino Uno本体だけでは5V出力端子は1本、GND端子は3本しかありません。

これらの端子を使い他のパーツに電源供給する場合はブレッドボード等を使い複数に分岐させる必要がありましたが、プロトタイプシールドを使えば5VおよびGND端子が5本確保できるのでテスト環境では大変重宝します。

そして小さなブレッドボードが付属していますが、これを基盤センターに置けば(両面テープで固定もできます)簡単な回路ならこれだけで完結し、さらに拡張もしやすくなります。

また、基盤センター部分はフレキシブル基板のような形状になっているのでパーツをはんだ付けし回路を作ることも出来ます。

Arduino用のシールドとしては機能を拡張するというよりもブレッドボード的な使い方になるかと思いますが、数百円で入手出来るものなので1台持っているとArduinoのテスト環境では何かと重宝します。

今回使ったパーツ

プロトタイプシールド

今回ご紹介したArduino Uno用拡張ボード『プロトタイプシールド』は、国内サイトでも安価で入手が可能なものとなります。
Arduinoの動作テストやテスト環境などであると役立つ場面が多いかと思います。

Arduino UNO

Arduinoはオープンソースのハードウェアなので正規品以外にも互換品が多数メーカーから販売されています。
互換品でも正規品と比べて特に問題なく使用でき安価で入手出来るのでArduino学習用としていいですね!(ELEGOO製のArduino Unoは使いやすいかと思います。)

Arduino スターターキット

また、これからArduino学習を進めていくにあたりArduino UNO(互換品)やブレッドボード、ジャンパーピンなどがセットになったスターターキットが販売されています。

私はGeekcreit製のスターターキットを使っていますが、ELEGOO製のものは国内Amazonなどでも購入可能で人気があるようです。(セット内容はほぼ同じです!)

そしてELEGOOのサイトからスターターキット用サンプルスケッチのダウンロードも可能です。(Geekcreitのキットでも使えます)

参考 チュートリアルダウンロードELEGOO

基本的にこれからこのセットで出来るものから紹介していこうと考えていますが、かなり多くのことが出来ます。
電子工作を始めるにはまずブレッドボードやジャンパーピン、メインとなるArduino UNOやサーボ、LEDなどの基本的なパーツがないと実際に動かすことが出来ませんが、個々にパーツを購入して回路を組んでとなるとかなりの手間がかかります。

スターターキットがあればArduinoの初歩的なことはかなりの数こなすことが出来るのでオススメです!
今回使用したプロトタイプシールドも両キットに付属しています。

最後に!

電子工学などの専門的な知識があまりなくてもArduinoとシールドの組み合わせでいろいろな回路が作れちゃいます。
Arduinoって本当に便利なマイコンボードですよね!

Arduinoの存在を知り電子工作を趣味としてはじめられる方は多いと思います。(私もその一人です)

そんな事でArduino用の拡張ボード(シールド)の中でも基本的なものとなりテスト環境等に便利な『プロトタイプシールド』のご紹介でした。

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