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    広告メディア事業部広告メディア事業部
    2020.02.18

    IT技術

    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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