【ラズベリーパイ電子工作の始め方】失敗したくない初心者のための完全ガイド 

【ラズベリーパイ電子工作の始め方】失敗したくない初心者のための完全ガイド 
  • ラズベリーパイに興味があるけど、何から始めたらいいか分からない
  • 電子工作がしたいけど、どこで何を買ったらいいんだろう
  • プログラミングや電気の知識がないので、電子工作ができるか不安

世界的に人気上昇中のラズベリーパイ。しかし日本での認知度はまだ低く、どんなものかよく分からないという方も多いはずです。

そこでこの記事では、初心者が知識ゼロの状態からラズベリーパイを購入して、電子工作を始めるまでの手順をまとめて解説します。

この記事を読めば、最短ルートかつ低コストで電子工作を始める方法が分かります。

ラズベリーパイの基礎知識

ラズベリーパイの種類

ラズベリーパイがよく分からない方のために、ラズパイとは何かを解説します。

ラズベリーパイはシングルボードコンピューター

ラズベリーパイは、スマートフォンなどと同じ種類のCPUが載った小型のシングルボードコンピューターです。シングルボードコンピューターとは、コンピュータを構成する部品を1枚の基板(ボード)に集約した製品のことです。イギリスのRaspberry Pi財団により教育目的で開発されました。

2012年の発売開始以来、世界的なヒット商品となり、2021年には累計販売台数3700万台を突破しています。

Raspberry Pi 4 Model Bの外観
Raspberry Pi 4 Model B

Raspberry Piにディスプレイやマウス、キーボードを接続すると、普通のパソコンのような使い方ができます。

ラズベリーパイの特徴

Raspberry Pi OSのデスクトップ画面
  • 小型、軽量である
  • 高性能なのに低価格
  • 消費電力が少ない
  • OSを自分でインストールする
  • GPIOピン」に外部パーツを接続して電子工作が楽しめる
  • Wi-FiやBluetoothが搭載されている
  • 自分専用のIoTデバイスを作れる
  • ネット上に多くの作例やノウハウが公開されている

ラズベリーパイは一般的なPCとは違い、OSをmicroSDカードにインストールして使います。Raspberry Pi OSというラズパイ専用に開発されたOSを使うのが一般的です。

ラズベリーパイの特徴について、以下の記事で詳しく解説しています。
≫ 超小型PCラズベリーパイとは?【13の特徴を解説】

ラズベリーパイでできること

ラズベリーパイでできることを以下にまとめました。

ラズベリーパイでできること図解

上記以外にもブラウザでインターネットを見たり、ワープロ、表計算、プレゼンテーションといったOfficeアプリを使うこともできます。

ラズベリーパイは電子工作に向いている

当サイトでは、主にラズベリーパイ電子工作に特化した情報を提供しています。

そぞら
そぞら

電子工作とは、ラズベリーパイに電子部品をつないでセンサーの信号を読み取ったり、モーターなどを動かすことです。

電子部品はラズベリーパイのGPIOピンにつなぎます。

ラズベリーパイのGPIOピンの写真

GPIOピンは40本のピンで構成されていて、それぞれの役割が決まっています。

ラズベリーパイのGPIOピンの配置図

使い方に慣れてくると、LEDやセンサー、モーターなどの電子部品をつないで、自由にコントロールできるようになります。

ラズベリーパイ電子工作でできることは以下の記事で詳しく解説しています。
≫ ラズベリーパイでできること!活用事例5選

ラズベリーパイの選び方

ラズベリーパイには色々なモデルがあります。主要なモデルを以下にまとめました。



Pi Zero


Pi Zero WH

Pi Zero 2W

Pi 4
Model B
Pi 400
CPU 1GHz 1GHz 1GH 1.5GHz 1.8GHz
メモリ 512MB 512MB 512MB 2GB/4GB/8GB 4GB
有線LAN
無線LAN
Bluetooth
サイズ 65×30mm 65×30mm 65×30mm 85×56mm 286×122mm
参考価格
(スイッチサイエンス)
880円 2,530円 2,728円 2GB:8,360円
4GB:9,702円
8GB:13,090円
12,100円
Raspberry Pi主要モデルスペック

660円から買えるリーズナブルなものから1万円台のハイエンドなモデルまで、豊富なラインアップが魅力です。用途に合わせた選び方を以下にまとめました。

ラズベリーパイの選び方図解

チェックポイント

何を買ったら良いか分からない方にはRaspberry Pi 4がおすすめです。高スペックかつ拡張性に優れた人気商品で、初心者でも扱いやすいモデルとなっています。

ラズベリーパイの選び方は以下の記事で詳しく解説しています。
≫ 失敗しないラズベリーパイ入門機の選び方

ラズベリーパイを始めるには周辺機器が必要

ラズベリーパイは単品で購入しても本体しか入っていないため起動することもできません。

Raspberry Pi 4に必要な周辺機器を以下にまとめました。

ケーブルのコネクターの種類など、モデルによって必要なものが変わってくるので要注意です。

ラズベリーパイはモデルごとに必要な周辺機器が異なります。詳細を以下の記事にまとめています。
≫ ラズベリーパイに必要な周辺機器の選び方

初心者には必要な周辺機器がセットになったスターターキットがおすすめです。スターターキットなら周辺機器選定の手間がないため、ラズパイをスムーズに始められます。

必要な周辺機器が全部入っている!

専用ディスプレイは不要

電子工作をすることが目的なら、ラズパイ専用にディスプレイを買う必要はありませんVNCという仕組みを利用すれば、パソコンからラズパイを遠隔操作できるからです。

VNCは【Virtual Network Computing】の略で、リモートデスクトップソフトの一つです。自宅のネットワークを利用してパソコンとラズパイを接続します。VNCを使えば、パソコンにラズパイの画面を映して、そのまま操作できます。

チェックポイント

ただし、初期設定の際はディスプレイが必要です。僕の場合はまず、ラズパイとテレビをHDMIケーブルでつなぎ、初期設定VNC設定を完了させます。すると、次回起動よりディスプレイを利用せずとも、パソコンから操作できるようになります。

ラズベリーパイと電子パーツを買おう

ラズベリーパイは一般的な家電量販店では取り扱っていません。ラズパイを販売している電子パーツショップが近くに無い場合は、通販で買うことになります。

おすすめの通販ショップ

ラズベリーパイを通販で買うのにおすすめのショップを以下にまとめました。

電子工作を始めると、色々な電子パーツを買うことになるので、お気に入りのショップを見つけておくのが良いと思います。

ラズベリーパイおすすめの通販ショップについて、詳しく知りたい方は以下の記事を参考にしてください。

2022年6月現在、半導体不足の影響によりラズパイが品薄となっています。入荷のタイミングを逃さないよう、マメに情報収集することをおすすめします。

電子パーツはキットでまとめて購入!

ラズベリーパイで電子工作を始めるためには電子パーツが必要です。ラズベリーパイ本体と同時に購入すると、電子工作がスムーズに始められます。

初心者はラズベリーパイ用の電子工作スターターキットを買うのがおすすめです。必要な電子パーツを買いそろえるためには、電子工作の基礎知識が必要です。

ひとつひとつのパーツを調べて購入するには、時間も手間もかかります。

そんな悩みを解決してくれるのが、以下のようなスターターキットです。

スターターキットはLEDやセンサー、モーターなどの定番パーツからワイヤーや抵抗などの基本パーツまでが全てセットになった商品です。ラズパイ本体とスターターキットがあれば、電子工作をスムーズに始められます。

電子工作に必要なパーツがまとめて買える!

ラズベリーパイの初期設定

自分のラズベリーパイをゲットできたら、使用する準備をしていきます。

設定の手順は以下の通りです。

ラズベリーパイの初期設定手順の図解
ラズベリーパイの設定手順

OSのインストールなど面倒に思うかもしれません。しかし、自作PCを作っているような楽しさがあり、そこがラズベリーパイの魅力でもあります。

ラズベリーパイのセットアップ方法について以下の記事で詳しく解説しています。
≫ OSインストールから初期設定まで開始手順を徹底解説

ラズベリーパイでLEDチカチカ!やり方をくわしく解説

初期設定が終わったら、LEDの点滅(通称Lチカ)をやってみましょう。Lチカでは電子工作の基本を学ぶことができます。

Lチカで学べること

  • ラズベリーパイの基本操作
  • 電子部品の使い方
  • 回路の作り方
  • プログラミングの基本
そぞら
そぞら

これからセンサーやモーターなどを組み合わせて、面白いものを作っていくための基礎知識が学べます。

用意するもの

  • Raspberry Pi本体
  • LED
  • ブレッドボード
  • ジャンパーワイヤー
  • 抵抗
LED点滅の工作に必要なもの

電子工作で使う部品

電子部品の基礎知識をまとめてみました。

LEDの使い方の図解

電流を流しすぎるとLEDが壊れてしまうため、抵抗を使用します。

ブレッドボードはピンを差し込むだけで簡単に電気接続ができます。もちろんやり直しもできます。

ブレッドボードの仕組みの図解

ジャンパーワイヤーは端子の種類や長さもいろいろあるので、ひと通りそろえておくのがおすすめです。

ジャンパワイヤーの種類と使い方の図解

抵抗を取り付けると電流を抑制することができます。

抵抗器の種類

抵抗の大きさ(抵抗値)は単位Ω(オーム)で表します。

抵抗にはカラーコードが印刷されており、抵抗値はカラーコードの「色の並び」で判断します。抵抗値の読み方は以下の図を参考にしてください。

抵抗値の読み方の図解
抵抗値の読み方
抵抗値の読み方の具体例
抵抗値の読み方(例:100Ω)

基本的な電子工作の手順

Lチカなどの電子工作は以下の手順で進めるのが一般的です。

  1. 電子回路を組み立てる
  2. プログラムを作成する
  3. プログラムを実行して動作確認!

Lチカの仕組み GPIOをプログラムで自在に操る!

ラズベリーパイでLチカをするイメージはこんな感じです。

ラズベリーパイでのLED点滅させる仕組みの図解

LEDをGPIOピンにつないで、電流を流すとLEDが点灯。電流を止めるとLEDが消えます。この電流を「流す・止める」という命令をプログラミングします。

そぞら
そぞら

LEDは接続する向きを間違えると、点灯しません。

LEDからは2本の端子が出ており、長い方をGPIOピンに、短い方をGNDピンにつなぎます。

ラズベリーパイのGPIOピンの配置

汎用のGPIOピンは26か所あり、プログラミングで3.3Vを出力したり、止めたりすることができます。

そぞら
そぞら

GNDとはGround(グランド)のことで、電池でいうとマイナスに該当します。

電池は「プラス極」と「マイナス極」の両方につながないと電流は流れないですよね。電子回路も同じ理屈で、「プラス」から「マイナス(GND)」につながないと電流は流れません。

Lチカの回路を作る

回路は以下の図のように作成します。

ラズベリーパイとLEDの配線図

GIPO18 → 抵抗(100Ω) → LED(長い端子)→(短い端子)→ GND という順序でつなぎます。

ブレッドボードに配線した様子

GPIOピンの接続

ラズベリーパイにに配線した様子

Lチカのプログラミング

プログラミング言語はPythonを使います。

Pythonプログラミングについて、以下の記事で初心者にもわかりやすく解説しています。プログラミングがよく分からないという方は先にご覧ください。
≫ Raspberry Pi(ラズベリーパイ)プログラミング入門

LEDを点滅させるプログラムはこちらです。コピペして使えます。

from gpiozero import LED
import time

led = LED(18)

while True:
    
    led.on()
    
    time.sleep(1.0)
    
    led.off()
    
    time.sleep(1.0)

プログラムの解説です。

GPIOピンを制御するために「gpiozero」というライブラリーを使っています。

チェックポイント

ライブラリーやモジュールはPythonの拡張機能を簡単に呼び出すための仕組みです。ライブラリーやモジュールを使うと、本来ならば複雑になってしまうプログラムでもシンプルに記述できます。

処理を一時停止させるため、「time」というモジュールを使います。

Pythonプログラムの解説
LED点滅のPythonプログラム解説

プログラムを実行するとLEDが点滅するはずです。

LEDが点灯した様子

sleep(1.0)の数字を変えると点滅スピードを変えることができます。ぜひ試してみてください。

ラズベリーパイの学習方法

電子工作をマスターするためには知識と経験が必要です。まずは自分の興味のあるパーツを動かす方法を調べて、実践していきましょう。僕は以下の方法で学習しています。

  • YouTube
  • ブログなどのネット情報

初心者はまずYouTubeから

YouTubeの最大のメリットは動きがあるので、全体の流れをイメージしやすいことです。初心者にも分かりやすい動画を探している方にはITエンジニアもりしーさんの動画がおすすめです。

情報の網羅性は本が最強

初心者の方は1冊本を買うことをおすすめします。ネット情報だけでもラズベリーパイを始めることは可能ですが、信頼性や情報量では本には及びません。

ラズベリーパイの使い方を学べる本について以下の記事で詳しく解説しています。
≫【2022年版】ラズベリーパイおすすめの本5選

ブログをうまく活用すれば作業スピードアップ

ブログなどのネット情報を検索して調べるという方法もあります。

そぞら
そぞら

僕はブログ記事で、電子パーツの使い方を調べることが多いです。

メリットは無料であることです。また、公開しているプログラムをコピーアンドペーストしてすぐに使えます。デメリットは情報が不足している場合が多いことです。個人が趣味の範囲で発信しているケースが多いためです。このため、ネット情報を使いこなすのは初心者には難しい場合もあります。

まとめ 電子工作は楽しい!

電子工作をはじめるにあたり、覚えることが多いため最初は失敗も多いはずです。しかし、スムーズにできなかったとしても、苦労した分うまくいったときの達成感は格別です。そして、そこまでの過程には多くの学びがあります。

この記事がみなさんのお役に立てれば嬉しいです。

そぞら
そぞら

最後までご覧いただきありがとうございました。

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