はじめに

電子工作を始めたいけれど、何から手をつければいいか分からない。そんな方にとって、Arduinoは最適な入門ツールです。

Arduino は、AVRマイコンと専用の統合開発環境（IDE）、そして入出力ポートを備えた基板がパッケージ化されたマイコンボードです。電子工学やプログラミングの専門知識がなくても、すぐに電子工作を始められるように設計されています。

この記事では、Arduino の開発環境を構築し、LED を点滅させる「Lチカ（LED チカチカ）」プログラムを作成するまでの手順を、初心者の方にも分かりやすく解説します。電子工作の第一歩を一緒に踏み出しましょう。

Arduinoとは？

Arduinoの特徴

Arduino は単なるマイコンチップではなく、マイコンボードと開発環境がセットになった総合的なプラットフォームです。PICマイコンやAVRマイコンのような単体の素子と混同されることがありますが、Arduino はより包括的なシステムです。

Arduino の主な特徴は以下の通りです：

  • 初心者にやさしい：電子工学の深い知識がなくても使える
  • 豊富なライブラリ：センサーやモジュールのサンプルコードが充実
  • 大きなコミュニティ：困ったときの情報が豊富
  • 低価格：手頃な価格で始められる
  • 拡張性：様々なシールドやモジュールで機能拡張可能

Arduino UNO について

最も基本的な Arduino ボードが Arduino UNO です。初心者向けのチュートリアルや作例が最も多く、電子工作を始めるなら UNO を選ぶのがおすすめです。

Arduino UNO R4 Minima

Arduino UNO R4 Minima

Arduino UNO R4 Minima starter kit

Arduino UNO R4 Minima starter kit

スターターキットには Arduino 本体だけでなく、LED、抵抗、ブレッドボード、ジャンパーワイヤーなど必要な部品がセットになっています。初めての方にはスターターキットがおすすめです。

Arduino IDE のインストール

Arduino IDE のダウンロード

Arduino のプログラムを作成するには、Arduino IDE（統合開発環境）が必要です。Arduino IDE は公式サイトから無料でダウンロードできます。

https://www.arduino.cc/en/main/software

Arduino IDE ダウンロードページ

Arduino IDE ダウンロードページ

使用している OS（Windows、macOS、Linux）に応じて適切なバージョンを選択し、ダウンロードしてください。Windows の場合は、インストーラー版（.exe）を選ぶと簡単です。

インストール手順

  1. ダウンロードしたインストーラーを実行
  2. インストールウィザードの指示に従う
  3. USB ドライバのインストールを許可（重要）
  4. インストール完了を待つ

USB ドライバは Arduino とパソコンが通信するために必要です。インストールを促されたら必ず許可してください。

Arduino とパソコンを接続する

ボードの接続と設定

Arduino IDE のインストールが完了したら、Arduino ボードをパソコンに接続します。

  1. Arduino UNO を USB ケーブルでパソコンに接続

    • 接続すると Arduino のLEDが点灯します
    • ドライバが自動的にインストールされます（初回のみ）

  2. Arduino IDE を起動

  3. ボードの選択

    • メニューバーから「ツール」→「ボード」→「Arduino AVR Boards」→「Arduino UNO」を選択

  4. シリアルポートの選択

    • 「ツール」→「シリアルポート」→「COM x」を選択
    • COM番号は環境により異なります（通常は COM3 や COM4）
    • 複数のCOMポートが表示される場合は、Arduino を抜き差しして変化するポートを確認してください

トラブルシューティング：シリアルポートが表示されない場合は、USBケーブルの接続を確認するか、別のUSBポートを試してみてください。

補足：Arduino UNO の通常使用では「書き込み装置」の設定は不要です。書き込み装置が必要なのは、ISPプログラマを使う場合やブートローダーを書き込む場合などの特殊なケースのみです。

LED 点滅プログラムを作成する

プログラムの作成

Arduino での最初のプログラムは、LED を点滅させる「Lチカ」が定番です。以下のプログラムを Arduino IDE に入力してください。

void setup()
{
  pinMode(2, OUTPUT);  // 2番ピンを出力モードに設定
}

void loop()
{
   digitalWrite(2, HIGH);  // 2番ピンをHIGH（5V）に設定→LED点灯
   delay(1000);            // 1000ミリ秒（1秒）待機
   digitalWrite(2, LOW);   // 2番ピンをLOW（0V）に設定→LED消灯
   delay(1000);            // 1000ミリ秒（1秒）待機
}

プログラムの解説

Arduino のプログラムは大きく2つの部分で構成されます：

setup() 関数

void setup() {
  pinMode(2, OUTPUT);
}
  • 役割：Arduino の電源が入ったとき、またはリセットされたときに1度だけ実行される
  • pinMode(2, OUTPUT)：デジタル2番ピンを「出力モード」に設定
    • 第1引数：ピン番号（2番）
    • 第2引数：モード（OUTPUT = 出力、INPUT = 入力）

loop() 関数

void loop() {
  digitalWrite(2, HIGH);
  delay(1000);
  digitalWrite(2, LOW);
  delay(1000);
}
  • 役割：setup() の後に繰り返し実行される（無限ループ）
  • digitalWrite(2, HIGH)：2番ピンに HIGH（5V）を出力 → LED点灯
  • delay(1000)：1000ミリ秒（1秒）待機
  • digitalWrite(2, LOW)：2番ピンに LOW（0V）を出力 → LED消灯
  • delay(1000)：1秒待機

このループにより、LED が1秒ごとに点灯・消灯を繰り返します。

プログラムの書き込み

プログラムを入力したら、Arduino に書き込みます。

  1. メニューバーから「スケッチ」→「マイコンボードに書き込む」を選択（またはCtrl+U）
  2. 画面下部に「書き込みが完了しました」と表示されれば成功
  3. Arduino 上の LED が点滅を始めます

エラーが出た場合：ボードとシリアルポートの設定を再確認してください。

LED を接続する

必要な部品

  • LED × 1個
  • 抵抗（330Ω または 220Ω）× 1個
  • ブレッドボード × 1個
  • ジャンパーワイヤー × 2本

回路の組み立て

以下の回路図を参考に、LED を Arduino に接続します。

LED点滅の回路図

LED点滅の回路図

配線手順：

  1. Arduino のデジタル2番ピンから抵抗の一方の端子へ
  2. 抵抗のもう一方の端子から LED の**アノード（長い方の足）**へ
  3. LED の**カソード（短い方の足）**から Arduino の **GND（グラウンド）**へ

抵抗値の選び方

LED を直接 Arduino に接続すると、過電流が流れて LED が破損します。そのため、電流制限抵抗が必要です。

一般的な赤色 LED の場合：

  • 順方向電圧（VF）：約 2V
  • 順方向電流（IF）：約 20mA（推奨）

Arduino の出力電圧は 5V なので、オームの法則により：

R = (5V - 2V) / 0.02A = 150Ω

安全マージンを考慮して 220Ω ～ 330Ω の抵抗を使用します。

抵抗値の計算や LED の基礎知識については、以下の記事で詳しく解説しています：

【電子工作入門1】 LEDを光らせるための知識

動作確認

実際の動作

プログラムを書き込み、回路を組み立てると、LED が1秒間隔で点滅します。

LED が規則正しく点滅すれば成功です！これが Arduino プログラミングの第一歩、「Lチカ」です。

トラブルシューティング

LED が点滅しない場合は、以下を確認してください：

  1. LED の向きは正しいですか？

    • アノード（長い足）が抵抗側、カソード（短い足）が GND 側

  2. 配線は正しく接続されていますか？

    • 2番ピン → 抵抗 → LED → GND の順序を確認

  3. プログラムは正しく書き込まれましたか？

    • Arduino IDE で「書き込みが完了しました」と表示されているか確認

  4. ボードとシリアルポートの設定は正しいですか？

    • 「ツール」メニューで Arduino UNO と正しい COM ポートが選択されているか確認

まとめ

この記事では、Arduino の開発環境構築から LED 点滅プログラムの作成まで、電子工作の基本を学びました。

学んだこと：

  • Arduino IDE のインストールと設定方法
  • Arduino とパソコンの接続手順
  • pinMode() と digitalWrite() の使い方
  • setup() と loop() 関数の役割
  • LED 回路の組み立て方
  • 電流制限抵抗の必要性

Arduino でここまでできたら、次はあなたの創造力の出番です。 センサーを使った温度計、モーターを使ったロボット、LEDマトリクスを使った電光掲示板など、作れるものは無限大です。

次のステップ

LED 点滅ができたら、次のステップに進みましょう：

電子工作の世界を楽しんでください！

See You …