小学校にフィジカル・コンピューティングを（其の10）

2011年1月3日　ArduinoをPicoBoardのようにするシールド開発

HelloBoardがArduinoベースのPicoBoard互換センサボードであることは、これまでの記事で お伝えしてきましたが、比較的入手しやすいArduino（あるいはその互換機）を使って、HelloBoardを、あるいは、PicoBoardを再現 できないだろうかと考え、ArduinoをPicoBoardのようにする「SensorBoardシールド」を作ってみることにしました。

HelloBoard	PicoBoard

まず、PicoBoardの仕様が公開されているので、これを参考にしながらそれぞれのセンサの回路を組んでみました。次に、横川さんのBlogサイトから「SensorBoardWithMotor.pde」をダウンロードしてArduinoに流し込み、ブレッドボードに組んだセンサ回路とつないでみました。これをMacにつないで、阿部さんに改造して頂いた「HelloBoardMotor」から操作すると、意外とあっさり動いてくれたので、ユニバーサル基板でシールド化してみることにしました。（Arduinoの「ズレている」ところは、以前にもお世話になった久世さんの「Arduino用ユニバーサル基板を作る」を参考にしました）

【SensorBoardWithMotorシールド】

ArduinoにSensorBoardWithMotor.pdeを流しこんで、拙作のSensorBoardWithMotorシールドを載せると、PicoBoardとほぼ同じことができるようになりました。この状態で、オリジナルのScratchでもPicoBoardとして使えます。（「HelloBoardMotor」内のHelloBoard用のスケッチは、Arduinoに流用することはできません）

SensorBoardWithMotor シールド	Arduinoに載せる

光センサにCdSを使わずに照度センサ（NJL7502L） を使ったため、0〜100までの数値が出ません。（25〜75くらい）これはちょっと不便ではありますが、プログラムの方で修正が可能なので、あまりこだ わらないことにしました。たぶん、CdSを使えばうまくいくのだろうと思うので、2枚目を作るときはCdSを使おうと思っています。

モータドライバICは、モータに送る電源を別に取るようにしてあり、Arduinoへの負担を減らしています。モータのコントロールは、デジタル出力側から、正逆両回転とPWMによる速度制御ができるようになっています。

A〜Dのセンサをつなぐところについては、A、Bは独立して使えるようになっていますが、Arduinoのアナログ入力ポートの数が足りないため、CとDは共通になっています。

【DiavolinoとSensorBoardWithMotorシールド】

Arudino互換機（ここでは市販品を意味しています）の中でも、安くて手頃な部品で作れるものとして、Evil Mad Scienceの「Diavolino」 というものがあります。残念ながら、日本に代理店がないので、通信販売で個人輸入をするしかありませんし、そのための送料を考えると驚くほど安いというわ けではありませんが、手頃さから考えるととても魅力的です。（基板だけを10枚まとめ買いすると、1枚につき$3.6で、部品を買い揃えても1,000円 前後で作れそう）ただし、シールドを載せる関係で、背の低い電解コンデンサが必要なのですが、扱っているところが少ないので調達するのが面倒です。（今回 作ったものも、まだ付けていません）

Diavolinoは直接USBポートにつなぐことはできないので、「プリント基板で作るPIC応用装置」 を買ったときに作った「USB接続基板」を使ってMacにつなぎました。（一番手前のGNDは、USBケーブルのシールドに直接つないでいます）これに、 SensorBoardWithMotorシールドを載せて、HelloBoardMotor（Scratch）で使えるかどうか試してみました。（ボー リュームの値が不安定だったので、付け直しました）

Arduinoに載せたときとほとんど同じように使うことができました。LEDが1つしかないので、RXとTXの通信状態は確認できません。それで も、動作に問題はなく、十分に実用レベルだということがわかりました。これだけ簡単な部品でできるのなら、教材としての利用価値も高いので、日本で手軽に 買えるとありがたいなぁと思いました。

問題は、USBシリアル変換ケーブルが必要なこと。市販のUSBシリアル変換ケーブルを買い揃えると、せっかく安く作った意味がなくなります。比較的入手しやすいFTDIのFT232RLを変換基板に載せて、USBシリアル変換基板を作るというのが一番安上がりなのですが、ハンダ付けの作業はちょっと面倒だと思います。吸い取り線を使った作業は、慣れてしまえばできなくはないのですが、万人向けではないと思います。USB直結のArduino互換機として、「MetaBoard」というのが作られていますが、最近になって販売されるようになったみたいです。詳しくは、「ちっちゃいものくらぶ」のサイトをご覧ください。