Arduino 入門 Lesson 41 【タッチセンサ　その３】

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Arduino 入門
Lesson 41
【タッチセンサ　その３】

こにんちは、管理人のomoroyaです。

センサーの使い方の基本を学習する入門編。

世の中には、まだまだ色々なセンサーがあります。

これからも、色々なセンサーで遊んでいきます。

本記事はLesson 41 【タッチセンサ　その３】です。

Lesson 39、40にてタッチセンサモジュール、自作タッチセンサーで遊びました。

似たようなセンサモジュールを見つけたので「本Lesson　その３」でご紹介。

こちらのセンサーモジュールも、2回路入り低動作電圧低オフセット電圧コンパレータLM393を使用したタッチセンサモジュール。

Amazonでは売っていませんので、あしからず。

Arduino入門編の解説にて使用しているArduinoは互換品です。

互換品とは言え、Arduinoはオープンソースであり複製して販売するのもライセンス的に問題なし。

そのため互換品の品質も悪くなく、それでいて値段は安いです。

正規品本体の値段程度で豊富な部品が多数ついています。

ELEGOO Arduino用UNO R3スターターキットレベルアップチュートリアル付 mega2560 r3 nanoと互換 [並行輸入品]

ELEGOO

ELEGOO Arduino用のUNO R3 最終版スタータキット UNOチュートリアル付 (63 Items)

ELEGOO

正規品（Arduino UNO R3）の本体単品がほしい方はこちらとなります。

Arduino Uno Rev3 A000066

Arduino (アルドゥイーノ)

Arduino入門編2では「Arduino UNO R4 Minima」「Arduino UNO R4 WIFI」にて遊ぶため今のところは正規品を使用。（まだ互換品が・・・ほぼない）

Arduino UNO R4 Minima [ABX00080] - Renesas RA4M1 - USB-C、CAN、DAC (12ビット)、OP AMP、SWDコネクター。

Arduino (アルドゥイーノ)

Arduino (アルドゥイーノ)

はじめに
Lesson 41 目標
準備
1. 必要なもの
使用部品説明
実践回路作成とコード作成
まとめ
最後に
Amazonでお得に買う方法

はじめに

今回使用する「タッチセンサモジュール」の動作はLesson 39と同様です。

接触するとパルス波形が出力され実装されたLEDが光るというもの。

詳細な回路に関しては時間を見つけて基板から読み取って書き起こす予定・・・。

Lesson 39と同じようなモジュール化されたタッチセンサが他にもありますよという紹介です。

Lesson 40にてトランジスタ（NPN）、抵抗、LEDだけで接触を感知するセンサを作成しました。

トランジスタを用意して、作るのは面倒・・・。

そんな時は、本Lessonのタッチセンサはモジュール化されていて感度調整不要のため扱いやすくおすすめ。

Lesson 41 目標

本Lessonの目標は以下です。

１．タッチセンサモジュール（touch sensor）の使い方を学習する
２．接触を検知するスケッチを描く
３．タッチセンサで遊ぶ

いつものように、遊ぶことが重要です。

本LessonはLesson 39のタッチセンサモジュールの別商品のご紹介と思ってもらえれば良いです。

準備

ではLessonの準備に取り掛かりましょう。

部品は「タッチセンサモジュール」のみ。

ただし、動作の見た目を分かり易くするために自作のLチカも使います。

必要なもの

USB接続用のPC（IDE統合環境がインストールされたPC）
→管理人が勝手に比較したBTOメーカーを紹介しています。
UNO R3(以下UNO)、おすすめUNO互換品（ELEGOO）
PCとUNOを接続するUSBケーブル
ブレッドボード安価（大）、ブレッドボード安価（中）
※おすすめブレッドボード（大）、おすすめブレッドボード（中）
タッチセンサ（本Lessonで使用するものはAmazonで売っていません）
330Ω 1本
※330ΩはLEDを使用したい場合必要
M-M Jumper wire（UNOと部品をつなぐための配線）
M-F Jumper wire（UNOと部品をつなぐための配線）

※ブレッドボードはセンサとUNOを直接つなぐ場合不要です。
※ジャンパワイヤーは「M-M」「M-F」を必要に応じて使い分けてください。

Jumper wire、抵抗は今後も頻繁に利用します。

Jumper wireはできれば、「オス-メスオス-オスメス –メス」の３種類を揃えておくことをお勧めします。

ELEGOO 120pcs多色デュポンワイヤー、arduino用ワイヤ—ゲ—ジ28AWG オス-メスオス-オスメス –メスブレッドボードジャンパーワイヤー

ELEGOO

短めが使いやすい場合も。

ブレッドボード・ジャンパーワイヤー 40*6ピン 10cm Emith デュポンケーブル Arduino Raspberry piに適用ジャンパー線 6本セット

Emith

抵抗も単品で揃えるよりはセットをおすすめします。

OSOYOO(オソヨー)金属皮膜抵抗器抵抗セット 10Ω~1MΩ 30種類各20本入り合計600本 (600本セット)

OSOYOO

ELEGOO 17値1％抵抗器、0オーム〜1Mオーム（525本）

ELEGOO

抵抗、LEDなどを個別でセット品を購入しても、そんなに使わない！

という方は、「電子工作基本部品セット」が使い勝手が良い。

OSOYOO(オソヨー) 電子工作基本部品セット LED 5色合計100PCS 金属皮膜抵抗器 30種類合計600本電解コンデンサ 12種類合計120本セラミックコンデンサー 30種類合計300本ダイオード 8種類合計100本トランジスタ 17種類合計170本 (電子部品セット6種類)

OSOYOO

使用部品説明

「タッチセンサモジュール」について説明していきます。

タッチセンサモジュール　実物写真

下の写真がタッチセンサモジュールの実物写真です。

本Lessonで使用するものは、回路が基板実装されたもの。

VCC、OUT、GNDの3ピンのみでシンプルです。

右側の丸の部分にタッチすると基板に実装されたLEDが光るとともに、OUTピンにパルスが出力されます。

タッチセンサモジュール　回路図

本Lessonのタッチセンサモジュール回路について。

電圧コンパレータIC（LM393）、J3Y（トランジスタ）、２TY（トランジスタ）が実装されたモジュールとなります。

あとは、チップ抵抗、チップ容量、LEDが実装されています。

詳細な回路図については、基板から回路を読み取る予定・・・。

とくに、データシートなどなく説明はどこにもありません。

実装されている、コンパレータIC、トランジスタの仕様から使い方はLesson39と同じであろうことは想像がつきます。

タッチセンサ　仕様

センサモジュールの仕様は以下。

動作電源：３～５V
動作電流：10mA前後
出力パルス：Highレベル　3.9V / Lowレベル　0.1V
反応時間： < 2μs

本Lessonは遊び、学習を想定しています。

Arduinoの仕様範囲内で使用していれば問題になることもありません。

遊び、学習以外での使用用途をお考えの場合はデータシートを必ず確認しましょう。

実践回路作成とコード作成

最初に回路図を確認してください。

次に、回路図に合わせて部品を接続します。

最後にコードを書いて、振動センサを動かしていきましょう。

Arduinoのピン配置を確認したい方は番外編02を参照してください。

Arduino 入門番外編 02 【外観とピン配置】

本日は、番外編02 Arduino UNO R3 外観とピン配置です。arduinoの入門編を書いていて、arduino自体の説明をしたいと考えていました。やはり、arduino自身のことを理解しておいた方が良いですよね。ということで番外編…

回路図

タッチセンサが実装されたモジュール端子を接続していきます。

Arduinoはデジタル入力ピンとして10、デジタル出力として13を使用。

あとは、５VとGNDのみ。

回路図がこちら。
※LEDが不要の場合は、13番ピンには何も接続する必要はありません。

こちらがブレッドボード図。

回路図は「fritzing」を利用しています。

「fritzing」の使い方は下記を参照してください。

Arduino 入門番外編 01 【回路図を書こう fritzing】

UNOの実際の回路を写真で掲載しても、接続がわかりずらいかなと考えていました。前々から「fritzing」を利用して回路を描くことで、わかりやすくしたいと考えていました。そこで本日は、「fritzing」のインストールと回路図を描くことに挑…

接続

下図に示すように、用意した部品を使用して接続しましょう。

部品は「タッチセンサモジュール」、LED、抵抗のみとなります。
※センサが実装されたモジュール

部品は3個、接続は簡単です。

タッチセンサモジュールと接続するジャンパーワイヤーはF-Mを使用してます。

そのため、面実装されているLEDで確認する場合はブレッドボードもいりません。

毎回ブレッドボードにLEDをセットするのも面倒なので「Lチカ」自作しました。

おすすめです。

電子工作編　Arduino　【Lチカ作ってみた】

スケッチ（コード）の動作確認。Lチカ部分を毎回ブレッドボードに組むのは面倒だなと突然思い・・・。13番ピンを使えばArduino上のLEDを制御できるため外付けLEDは本当はいらない。でも。味気ないですよね。学習用に説明するには、外付けでL…

使用するポートは、デジタル入力10、デジタル出力13、5V、GND。

穴に挿入しづらいときは、ラジオペンチなどを使用してください。

コードの書き込み

接続が終わったら、USBケーブルを使用してUNOにプログラムを書き込んで行きましょう。

コードを書き終えたら、いつでも利用できるように「ファイル」⇒「名前を付けて保存」で保存しておきましょう。

コマンド説明

本Lessonでは、特に新しいコマンドはありません。

サンプルコード

本Lessonのスケッチではデジタル出力として13を指定してLEDを点灯させています。

タッチセンサモジュールに実装されているLEDで接触しているかどうがわかります。

不要な方はコメントアウトする必要があります。

目的は、D0の出力をLEDで分かり易く確認するためのものです。

また、シリアルモニタでOUTの状態を確認するスケッチも入っています。

//Lesson 41 タッチセンサモジュール（touch sensor module）
//接触を検知するセンサ
//https://omoroya.com/

int DQ0 = 10; //センサモジュールのOUT出力先
int led = 13; //センサの状態をモニタするためのLED <- いらなければ不要
  
void setup (){
  pinMode (DQ0, INPUT);  //10番ピンをINPUT指定
  pinMode (led, OUTPUT); //13番ピンをOUTPUT指定
  Serial.begin (9600); //シリアル通信のデータ転送レートを9600bpsで指定
}
  
void loop (){
  int D0_out;

  //タッチセンサモジュールOUTピンの読み取り
  D0_out = digitalRead(DQ0); //10番ピンの状態を読み取り
  Serial.println (D0_out);   //センサの出力値をシリアルモニタで確認

  if(D0_out == 0){           //10番ピンが"0"　接触している
    digitalWrite(led, HIGH); //13番ピンに"HIGH"を出力
    }
  else if (D0_out == 1) {    //10番ピンが"1"　接触していない
    digitalWrite(led, LOW);  //13番ピンにLowを出力
  }
}