Python で電子工作に挑戦！

最近、機械学習や Webアプリ開発など様々な場面で登場している『Python』。

今回は Python を使用して電子工作に挑戦したいと思います。

電子工作と言われても、よく分からない、興味ないと思ったそこのあなた！

例えばですが、こんな事が出来ます。

電子工作でできること

1. 自宅の庭に置いて人が通ると検知する防犯ブザー
2. ボタンを押すとランダムで言葉を喋るロボット
3. 土の中の水分量を判断して、植木鉢の水やりを自動カ

電子工作をすることで、PC の画面を飛び出して、様々なものを作ることが出来るのです！

今回、はじめの一歩ということで、電子工作の中でも基本の「基」である、LED点灯（通称「Lチカ」）に挑戦してみます。

Raspberry Pi（ラズベリーパイ）とは

電子工作を始めるにあたり、「Raspberry Pi」を利用します。

小さなシングルボードコンピュータで、非常に低コストで使えるため、電子工作の場では定番アイテムです。

本体価格の安さはもちろん、電気代も通常のPCと比べて格段に安いです。

（使い方にもよりますが、高くても月200～300円程です）

そんな Raspberry Pi は、通称「ラズパイ」と呼ばれています。

Raspberry Pi を基盤に Python で電子工作

今回は、このラズパイを基盤として、Python を使用しながら電子工作を実施していきます。

ラズパイには何種類かモデルはありますが、機能自体は、どれもほぼ同じです。

予算等に合わせ、好きなモデルをご用意ください。

準備するもの

今回は、点灯用のLEDと併せて、以下を使用しています。

LED やブレッドボード等は、Raspberry Pi の電子工作キット等の名前で、まとめて販売しています。

【使用するもの一覧】
・Raspberry Pi （Raspberry Pi 3 Model B）※SDカードもお忘れなく
・ブレッドボード
・赤色LED
・ジャンパワイヤ（オス-オス：2本、メス-メス：2本）
・抵抗（220Ω）
・キーボード(最初のみ)
・マウス(最初のみ)
・モニタ(最初のみ)

Raspberry Pi の初期設定

では、早速動かしてみたい…

ところですが、見ての通りラズパイには、モニタやマウス等がありません。

初期設定時には、これらがないと何も出来ません。

ラズパイには、USB / HDMI 端子がついているので、繋いでいきましょう。

※一度初期設定をすれば、SSH（ Secure Shell：セキュアシェル）でラズパイにログインするので、モニタ等の接続は不要になります。

OSのインストール

また、ラズパイには OS が入っておりません。

まずは、以下サイトより OS をダウンロードして、SDカードに入れていきます。

囲み枠【NOOBS】
https://www.raspberrypi.org/downloads/

２種類ありますが、「NOOBS（ヌーブス）」を選択して、ダウンロードしてください。

PC から SSH を操作可能にする

OS インストール後は、自分の PC から SSH で操作出来るようにします。

※毎回、モニタやマウスを接続するのが苦ではない方は、この設定は飛ばして頂いて構いません。

まずは、SSH を enable にしましょう。

1sudo raspi-config

このあたりは、通常の Linuxサーバと同様ですね。

アドレスは、各自の環境に合わせた値で設定してください。

1interface wlan0
2static ip_address=192.168.1.10/24
3static routers=192.168.1.1
4static domain_name_servers=192.168.1.1

ここまでで、SSH接続が完了出来たはずです。

ログイン確認

ラズパイに接続したモニタ、マウス、キーボードは引っこ抜いて、自前の PC からログイン確認してみましょう！

今回は、CLI（ command line interface：コマンドラインインタフェース）での操作になります。

リモートから、GUI でも操作したいといった場合、VNC（ Virtual Network Computing：ヴァーチャル・ネットワーク・コンピューティング）を使うことで可能になります。

この手順は、また別の機会にご紹介出来ればと思います。

LED点灯の実行

では、初期設定も終わったところで、早速 LED点灯を実施してみます。

今回は、難しいことは置いておき、とにかく LEDを点灯させるので、以下のように繋ぎます。

モジュールのインストール

まずは、モジュールをインストールします。

1$ sudo pip install rpi.gpio

LED点灯用のファイル

続いて、LED点灯用に、以下のファイルを作成します。

1# led.py
2# -*- coding: utf-8 -*-
3import RPi.GPIO as GPIO
4from time import sleep
5 
6GPIO.setmode(GPIO,BCM)
7GPIO.setup(17,GPIO.OUT)
8 
9try:
10    while True:
11        GPIO.output(17.GPIO.HIGH)
12        sleep(0,5)
13        GPIO.output(17.GPIO.LOW)
14        sleep(0,5)
15 
16except KeyboardInterrupt:
17    pass
18 
19GPIO.cleanup()

ファイルを実行

作成出来たら、ファイルを実行すると LED が点灯します。

1$ python led.py

さいごに

いかがでしたでしょうか。

ただ、LED がついただけなのですが、これを自分のプログラミングコードで制御したと思うと、ちょっと嬉しくなりますよね！

とは言え、本当に点灯させただけですので、次回以降は、もう少し発展して、電子工作を進めていきたいと思います。

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