小学校にフィジカル・コンピューティングを（其の8）

2010年12月4日　Arduino互換機などで使えるモジュールやシールドの自作

フィジカル・コンピューティング環境を活用した、今年度の「ちょっとの工夫で豊かな未来」の学習活動も佳境を向かえ、発表会に向けての準備をしているところです。拙作の「KNOPPIX4Robo」も1.x系、2.x系と もにバージョンアップして、子どもたちにも使ってもらっています。本年度は、3クラス21グループでの活動にしたため、子どもたちに使ってもらうものを準 備するだけでも大変な作業でした。今回は、この活動のために用意した様々なモジュールやモジュールを作る過程で利用したものなどについて紹介します。

【サーミスタモジュール】

温度を感知してファンを回したり止めたりすることを考えた子どもたちのために、感知した温度を抵抗値として取り出すことができる「サーミスタ」を利用することにしました。安価に手に入るものとして、100円ショップの「デジタル温度計」から取り出すというアイデアを教えて頂いたので、早速近所の100円ショップへ行って調達してきました。同時に、共立エレショップで扱っている10kΩタイプのサーミスタを購入し、この2種類のサーミスタをカラーセンサのために買った小さな基板に載せてみました。

＃既にTwitpicで紹介済みです。

カラーセンサモジュール	サーミスタモジュール

100 円デジタル温度計のサーミスタは、感度が今一なのでじっくり待つ必要があります。共立のサーミスタは、反応が早くてとても快適です。（ちょっとだけ高いの ですから、あたり前かもしれませんが…）反応する範囲も手頃で、手で暖めてファンを回し、そのファンによってサーミスタが冷やされてファンが止まるという ようなことが簡単にできるようになりました。

【紫外線（UV）センサモジュール】

紫外線の量でカーテンを開け閉めすることを考えた子どもたちのために、紫外線を感知して抵抗値として簡単に扱うことができるセンサを探しました。すると、秋月で「紫外線センサ（拡散型フォトダイオード）」を扱っているのを見つけたので、早速購入して小さなモジュールを作りました。

晴天時の大きな紫外線の変化を測定する場合と雨天時や屋内などでの小さな紫外線を測定する場合とでは、感度を変えないと測定が難しいため、2つの抵 抗を利用して晴天用と雨天＆屋内用の2つの回路をスイッチで切り替えられるようにしてあります。子どもたちが発表会でデモンストレーションする時は、日差 しの代わりに電灯を使うため、実際には単なる光センサを利用しますが、紫外線によって動くものを作ることができることを体験させる意味でこのモジュールも 使わせたいと思っています。

【フォトリフレクタモジュール】

自動的に荷物を運搬するロボットを作ろうと考えた子どもたちのために、ミュウロボなどを使ってライントレースができるように、フォトリフレクタでモジュールを作ってみました。感度の調節のために、半固定抵抗をつけています。（思ったより大きくて邪魔な感じですが…）

実際には、これを使うところまで作業が進まず、荷物を載せたら走り出し、荷物を降ろしたら返ってくる程度のものしかでき上がりませんでしたが、これを使えば、もう少しロボットらしい動きにすることができるだろうと思います。

【フォトカプラモジュール】

HelloBoardを 使ってファンやモータを回そうと考えたときに、HelloBoard自体に電源供給までやらせてしまうと動作が不安定になってしまったり、5V以上の電源 を扱うことができなかったりといった問題に直面します。そこで、HelloBoardには制御に専念してもらい、電源供給は電池など別電源を用意して動か せるようにするために、1回路のフォトカプラモジュールを作りました。

これを使って、PCで使用される12Vのケースファンを回すことができました。単純でニッチなモジュールですが、結構使えるかもしれないと思いました。

【ブレッドボードシールド】

Arduinoなどで動くモジュールを作る際に、ユニバーサル基板で作る前にブレッドボードに回路を組んで動作確認するのですが、ここで紹介したモジュールを作る際にもブレッドボードに部品を挿してArduinoで動作確認しました。そんな中、Arduinoにブレッドボードそのものを載せてしまうという記事を見つけました。つまり、「ブレッドボードシールド」を作るということです。

作り方が簡単な割に、とても便利で重宝しています。このアイデアは、すばらしいと思います。