ハンダ付け 以下のページに良い説明がありました。これを参考にしてハンダ付けをしてください。 https://article.murata.com/ja-jp/article/soldering ユニバーサル基盤 以下のページに良い説明がありました。これを参考にしてください。 https://article.murata.com/ja-jp/article/challenge-the-universal-board

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Raspberry Piを外部電源で動かす方法はいくつかあります。ここでは、できるだけ危険の少ない方法をいくつか検討します。剥き出しのリチウムイオンポリマー電池(LiPo battery)は危険なので、授業で作成するものに使ってはいけません。 モバイルバッテリーを使う これが一番安全で簡単な方法です。一つ注意しなければならないことは、モバイルバッテリーが供給できる電流(A)についてです。 モバイルバッテリーとRaspberry Pi Zeroの接続は簡単で、2つあるUSBのうち、PWRと印字がある、つまりいつもUSBケーブルをつないでいない方に接続します。 大概のモバイルバッテリーは出力として最大1A(アンペア)以上の電流を供給できるようになっています。1Aというのは最大値です。接続するデバイスがどのくらいの電流を要求するのかによって、実際に流れる電流は変わります。 Raspberry Pi ZeroはRaspberry Piの中では一番消費電力が小さいボードになります。Raspberry Pi Zeroに何もつなげていない場合には250mAくらいの電流が流れるようです。とういうことは0.5A(500mA)くらいの出力能力があるモバイルバッテリーであれば大丈夫である気がします。ただ、この辺は余裕を見ておくことに越したことはないので、モバイルバッテリーは1A以上のものにしましょう。現在販売されているモバイルバッテリーは、ほとんどこの条件を満たしていると思われますので、困ることはないでしょう。 接続例で使ったモバイルバッテリーの性能は以下のようになっています。 出力は5Vで1.0Aです。容量は2600mAhとなっています。Ah(アンペアアワー)は、電流と時間の積です。このモバイルバッテリーは、フル充電の状態からRaspberry Pi Zeroが260mAの電流を消費し続けると10時間で空になるということになります。実際にはもっと短い時間で動かなくなるでしょうね。 乾電池を使う 電池には色々な種類があります。まずは9Vの角形電池を使うことを考えます。Raspberry Piは5Vで動作します。よって9Vでは電圧が高すぎることになります。これを解決してくれるのが電圧レギュレータというものになります。電圧レギュレータは、単に9Vを5Vに減圧してくれるだけでなく、微細な電圧の乱れも取り除いてくれます。 電圧レギュレータは3端子レギュレータというICを使って自作することもできます。しかし、少し面倒なので簡単に利用できるボードを使うことをお勧めします。以下のような製品ですね。 https://www.switch-science.com/catalog/2243/ このレギュレータキットは、半田付けしなければならない部品が少しありますが、そんなに面倒ではありません。入力電圧は6V〜12Vですから9Vの角形電池が使えます。出力は5Vと3.3Vが選べるようになっています。 入力電圧が6Vということは、単3電池4本でも使えるということです。ただし、充電式の単3電池は1本1.2Vしかありませんので合計4.8Vとなり、使えない可能性が高いです。 同じような製品は秋月電子でも入手可能です。しかし、こちらは入力電圧が7.2Vから35Vとなっているので単3電池4本の場合には使えません。 https://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-12146/ 単3電池2本で動かす 単3電池2本では3.0Vしかないので、そのままではRaspberry Pi Zeroを動かすことはできません。3.0Vを5.0Vに昇圧するためのデバイスが必要となります。このようなデバイスを「昇圧DCDCコンバータ」などと呼びます。 ここでは例として以下の製品を使っています。ただし、これは現在スイッチサイエンスでは手に入らないようです。 https://www.switch-science.com/catalog/1872/ 写真ではUSBケーブルの部分が切れているのでわかりづらいかもしれませんが、DCDCコンバータからの出力はUSBケーブルでRaspberry Piにつながっています。 この例で使っているDCDCコンバータは出力電流が最大1.5Aとなっています。しかし、DCDCコンバータによっては、この供給できる電流の最大値が0.2Aくらいしかないものがあります。そのようなものは使えません。 秋月電子だと以下のような製品になると思います。 https://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-11212/ 昇圧DCDCコンバータで、出力できる電流が1Aくらいあるものとなると値段が高くなるのが辛いところです。 コイン型電池(ボタン電池)は3Vのものが多いです。試しにCR2032というよく見かけるコイン型電池とDCDCコンバータを組みわせてRaspberry Pi Zeroを動作させられないか試してみましたがダメでした。250mAの電流を供給できないようです。

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ここでは、MMA8452QというICを使った加速度センサの使い方を説明します。製品としては、以下のようなものになります。 https://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-12069/ 配線 配線の仕方は以下のようになります。矢印の左に書いてあるのが加速度センサのピンで、右がRaspberry PiのGPIOです。 3.3V → １番ピン(3.3V) SDA → ３番ピン(GPIO 2(SDA)) SCL → ５番ピン(GPIO 3(SCL)) GND → ６番ピン(GROUND) 上記の写真は別の製品ですが、同じMMA8452Qを使っていて使い方も全く同じになります。 ライブラリ このMMA8452QはI2Cでマイコンと通信します。MMA8452Qのデータシートを見ると自分でライブラリを作ることができます。 https://www.nxp.com/docs/en/data-sheet/MMA8452Q.pdf ただ、自分で作るのは面倒なので、以下のPythonプログラムをMMA8452Q.pyというファイル名で保存して使ってください。ネットを検索すると使い方は色々と引っかかるのですが、その内の多くは、なぜか間違っています。ここに掲載するものは、それらを修正したものとなります。 I2Cで通信するために、smbus2というライブラリを使用しています。以下のようにしてRaspberry Piにsmbus2がインストールされているか確認してください。 以下のように表されればインストールされています。バージョンは多少違っていても大丈夫です。 もし、インストールされていない場合には以下のようにしてインストールします。 使い方 MMA8452Q.pyはライブラリですが、このままでもテストプログラムが動きます。 加速度センサを配置したブレッドボードを平らなところにおいて実行すると、以下のような出力が得られるはずです。 MMA8452Qは設定で、+-2g、+-4g、+-8gの範囲を12bitで計測できるようできます。gは重力加速度です。MMA8452Q.pyのテストプログラムでは+-2gの設定になっています。 先ほどの出力を見てみると、X軸方向とY軸にはほぼ0、Z軸方向に1034という加速度がかかっていることが分かります。12bitで計測していますから、値の範囲は-2047から2048までです。1034ということは、2048のほぼ半分、つまり1gがかかってるわけです。 加速度センサは止まっていても重力加速度がかかります。平にしているときにはZ軸方向に重力加速度がかかるということになります。これを90度回転させるとX軸方向かY軸方向に重力加速度がかかります。これを利用するとデバイスの傾きが検知できます。 自分で加速度センサを使ったプログラムを書くときには、MMA8452Q.pyを同じディレクトリに置いて以下のようにします。 initialize()というメソッドは、加速度センサの値を読み込む前にプログラム中で1度だけ呼び出す必要があります。update()メソッドを呼び出すたびに値が再計測されます。

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パワーLEDの使い方を説明します。 Power LED パワーLEDは、演習で使って来たLEDよりも比較にならないくらい明るいLEDです。 通常のLEDだと20mAくらいまでしか電流を流せませんが、パワーLEDは数百mAの電流を流します。例えば、秋月電子のページでパワーLEDを検索してみると青色のパワーLEDが見つかります。型番はOSB5XNE3CISです。これは、700mAで順方向電圧降下が3.8V、明るさが35ルーメンということになっています。ルーメンという単位は分かりづらいですが、光らせてみると普通のLEDよりはよっぽど明るいということがわかります。 パワーLEDを使うには、外部電源とドライバが必要です。専用のドライバとしては以下のようなものがあります。 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-04790/ これは3WのパワーLEDようで、外部電源につなげばすぐに光ります。PWM制御をしなくて良いのであれば、これが一番簡単でしょう。 FET パワーLEDをPWM制御をしたかったり点灯させたいという場合にはFETという部品を使います。FETはトランジスタの一種で、DCモータやパワーLEDを制御するのに使います。 これはK2232というFETです。ここでは詳細な情報は見ないことにします。とりあえず使って見ましょう。 3つ足が出ていますね。この足にはそれぞれ名前が付いています。 回路図では以下のように書きます。 FETは、ゲートに電圧をかけるとドレインとソース間に電流が流れます。だいたいゲートに2Vくらい電圧をかけると電流が流れ始めます。 Circuit それでは、回路を作ってみましょう。 実際に光らせると以下のようになります。

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F303K8をモバイルバッテリーで動かすやり方を説明します。 通常、F303K8はPCに繋がないと電源供給されません。モバイルバッテリーをUSBに繋いでも起動しないようになっています。これを起動するようにするには、マイコンボード上のSB1という箇所をはんだ付けする必要があります。 以下の写真ははんだ付けする前のSB1を示しています。 はんだ付けした後は以下のようになります。 これで、モバイルバッテリーをつないで起動させることができます。ただし、SB1をはんだ付けしてしまうとUSBに繋いだ電源から供給できる電流の上限が100mAに制限されてしまいます。SB1がはんだ付けされていない時にPCから供給できる電流の上限は300mAです。そこさえ注意すれば、問題なく使えるはずです。

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