【初めてのArduino】初心者キットで作る「おかえりメロディライト」｜暗くなったらLEDが灯ってメロディで出迎えてくれる装置

初心者キットで作る「おかえりメロディライト」

今回は、電子工作の初心者キットを買ったけれどLチカの先に進めていない方に向けて、ELEGOOのR3スターターキットに入っている部品だけで作れる「おかえりメロディライト」の作り方を紹介したいと思います。

使う部品はフォトレジスタ1個・LED1個・パッシブブザー1個とごくシンプルですが、できあがる作品は暗くなったらLEDがじんわり灯ってメロディが流れる、初心者向けとは思えない満足度の高いガジェットになります。

できるだけ短くコンパクトにまとめたので、キットを買って積んだままになっている方も、これから初心者キットの購入を検討している方も、ぜひ最後までご覧ください。

作るもののイメージ

今回作る「おかえりメロディライト」は、部屋や玄関が暗くなった瞬間にLEDが点灯し、同時に短いメロディが流れるという装置です。

仕組みはとてもシンプルで、フォトレジスタという周囲の明るさを電気信号に変える部品でArduinoが明るさを常に監視し、暗くなった瞬間にLEDとブザーへ「動け」と命令を出します。

必要な物

今回必要なものは、すべてELEGOO R3スターターキット（または同等の初心者キット）に最初から入っている部品です。新しく買い足すものはありません。

ここで1つだけ注意点があります。キットにはアクティブブザーとパッシブブザーの2種類が入っていることが多いので、今回は必ずパッシブブザー（裏面に基板の穴が見えるタイプ）を使ってください。

回路の組み立て方

回路は大きく3つのパーツに分かれます。明るさを測る部分・LEDを光らせる部分・ブザーを鳴らす部分です。順番にブレッドボードに組んでいきましょう。

全体の接続イメージ

全体の信号の流れを図にすると、以下のようになります。

  [入力]
   ┌──────────────┐
   │ フォトレジスタ │
   └──────┬───────┘
          │ A0
          ▼
   ┌──────────────┐
   │ Arduino UNO  │  ← 司令塔
   └──┬───────┬───┘
   D9 │       │ D8
      ▼       ▼
   ┌─────┐ ┌──────────┐
   │ LED │ │ ブザー   │
   │+330Ω│ │          │
   └─────┘ └──────────┘
  [出力]     [出力]

Arduinoがフォトレジスタからの値（明るさ）を読み取り、暗ければLEDとブザーへ出力するという、シンプルな入力1個・出力2個の構成になっています。

フォトレジスタ部分の配線

フォトレジスタは2本足の部品で、向きはありません。10kΩの抵抗と組み合わせて分圧回路という形にすることで、明るさを電圧の変化として読み取れるようになります。

       [5V]
        │
        ▼
    ┌────────┐
    │ フォト │  光で抵抗が変わる
    │レジスタ│
    └────────┘
        │
        ├──→ [Arduino A0]  (中点を読む)
        │
        ▼
    ┌────────┐
    │ 10kΩ  │
    └────────┘
        │
        ▼
       [GND]

LED部分の配線

LEDは必ず330Ωの抵抗とセットで接続します。抵抗なしで直接つなぐと、電流が流れすぎてArduinoやLEDが壊れる可能性があるためです。

   [Arduino D9]
        │
        ▼
    ┌────────┐
    │ 330Ω  │
    └────────┘
        │
        ▼
       ●  ← LED アノード (長足)
      ─┴─
       │  LED 本体
      ─┬─
       ●  ← LED カソード (短足)
        │
        ▼
       [GND]

LEDは脚の長い方がアノード、短い方がカソードです。電流はアノードからカソードへの一方通行なので、向きを間違えると光りません。

ブザー部分の配線

パッシブブザーは、片足が「＋」もしくは長い方になっています。「＋」側をArduinoのD8へ、もう片方をGNDへ接続します。

   [Arduino D8]
        │
        ▼
       ●  ← ブザー + 足 (長い方)
      ┌─┴─┐
      │   │  パッシブブザー
      └─┬─┘
       ●  ← ブザー - 足
        │
        ▼
       [GND]

ブレッドボード全体の配線図

ブレッドボードを上から見た図です。左端の赤いライン(+)が5V、青いライン(-)がGNDに接続されていて、中央の数字付きの行はa〜eの5穴が横一列で電気的につながっています。同じ行に部品の足を挿せば、それだけで配線したことになります。

            a   b   c   d   e
          +-------------------+
  [+]rail | . . . . . . . . . | - 5V
  [-]rail | . . . . . . . . . | - GND
          +-------------------+
  row 5   | X . . . . . . . . | CdS 上足
  row 6   | X . . . . . . . . | CdS 下足
  row 8   | X . . . . . . . . | 10k 上足
  row 9   | X . . . . . . . . | 10k 下足
  row 11  | X . . . . . . . . | 330 上足
  row 12  | X . . . . . . . . | 330 下足
  row 14  | X . . . . . . . . | LED アノード
  row 15  | X . . . . . . . . | LED カソード
  row 17  | X . . . . . . . . | ブザー プラス
  row 18  | X . . . . . . . . | ブザー マイナス
          +-------------------+

  記号: X=部品を挿す穴, .=空き穴
  注意: 同じ row の a〜e は内部で連結

  ジャンパー線の渡し方:
   1) Arduino 5V  -> [+]ライン
   2) Arduino GND -> [-]ライン
   3) [+]ライン   -> row5 b穴   (CdS 上足側)
   4) row6 b穴    -> row8 b穴   (分圧の中点)
   5) row8 b穴    -> Arduino A0 (中点から読む)
   6) row9 b穴    -> [-]ライン  (10k 下足)
   7) Arduino D9  -> row11 b穴  (330 入口)
   8) row12 b穴   -> row14 b穴  (330 出口とLED+)
   9) row15 b穴   -> [-]ライン  (LED -)
  10) Arduino D8  -> row17 b穴  (ブザー +)
  11) row18 b穴   -> [-]ライン  (ブザー -)

分かりやすく整理すると、各部品の挿し位置と役割は次の通りです。

row6とrow8を短いジャンパーで結んだところが分圧の中点になり、そこからArduinoのA0へ線を伸ばします。ここでフォトレジスタの抵抗変化が電圧の変化となってArduinoに伝わります。

配線する前には必ずUSBケーブルを抜いて、Arduinoの電源を切ってから作業するようにしましょう。電源を入れたまま配線を変えると、ショートして部品やボードを壊す原因になります。

プログラムの作成

回路が組めたら、次はプログラムを書いていきます。今回のプログラムは「暗くなったらLEDを点けてメロディを鳴らす、明るくなったら消す」という単純な条件分岐です。

プログラムの動作フロー

プログラム全体の流れを、フローチャートにすると以下のようになります。

このように、明るさを読む→判定する→出力する、というループをひたすら繰り返すのがマイコンプログラムの基本パターンです。

完成版のコード

以下のコードをArduino IDEに貼り付けて使用してください。

// おかえりメロディライト
// 入力: フォトレジスタ (A0)
// 出力: LED (D9), パッシブブザー (D8)

const int PIN_LIGHT = A0;
const int PIN_LED   = 9;
const int PIN_BUZZ  = 8;

// 暗いと判定する閾値 (0〜1023, 環境に合わせて調整)
const int THRESHOLD = 400;

// 鳴らすメロディ (ドレミファソラシド)
int melody[] = {262, 294, 330, 349, 392, 440, 494, 523};
int noteCount = 8;

// 1回鳴らしたら次の暗転までは鳴らさないためのフラグ
bool played = false;

void setup() {
  pinMode(PIN_LED, OUTPUT);
  pinMode(PIN_BUZZ, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int light = analogRead(PIN_LIGHT);
  Serial.println(light);

  if (light < THRESHOLD) {
    // 暗くなった
    digitalWrite(PIN_LED, HIGH);
    if (!played) {
      for (int i = 0; i < noteCount; i++) {
        tone(PIN_BUZZ, melody[i], 200);
        delay(220);
      }
      noTone(PIN_BUZZ);
      played = true;
    }
  } else {
    // 明るい
    digitalWrite(PIN_LED, LOW);
    noTone(PIN_BUZZ);
    played = false;
  }

  delay(50);
}

使っている関数の意味

初めて見る関数があるかもしれないので、簡単に整理しておきます。

analogReadの値は0〜1023の範囲で、フォトレジスタが受ける光が強いほど大きな値になります。THRESHOLDの値400は、室内の薄暗い場所を境にした目安です。

書き込みと動作確認

Arduino IDEの「ツール」→「ボード」で「Arduino Uno」、「ポート」でUSB接続したArduinoを選び、書き込みボタンを押します。

シリアルモニタで実際の明るさの値を確認しながら、自分の部屋の環境に合わせてTHRESHOLDの値を調整するのがコツです。日中は600〜900、夜の室内灯下では200〜500、真っ暗だと10〜50くらいになります。

うまくいかない時のチェックポイント

初心者がつまずきやすいポイントを3つにまとめました。動かないときは、まずここを順番に確認してみてください。

シリアルモニタの値が常に0または1023に張り付いている場合は、フォトレジスタの配線か10kΩ抵抗の接続が正しくない可能性が高いです。GNDと5Vの取り違えがないかも合わせて見直しましょう。

発展のアイデア

基本動作ができたら、ここからさらに自分なりのアレンジを加えていくのが電子工作の醍醐味です。

どれも同じキットの中の部品の組み合わせを変えるだけで実現できる範囲です。1つの作品ができると次の作品のアイデアが自然と湧いてくるので、ぜひ自分なりのカスタマイズを試してみてください。

まとめ

今回は、電子工作の初心者キットに最初から入っている部品だけを使って作る「おかえりメロディライト」について紹介してきました。

使ったのはフォトレジスタ1個・LED1個・パッシブブザー1個というシンプルな構成ですが、「暗くなったら自動で光って音楽が鳴る」という体験は、初めての電子工作とは思えないほどの満足感をもたらしてくれるはずです。

キットを買ってLチカで止まっていた方も、この作品をきっかけに「センサで状況を読み取って、出力で反応する」というIoT・電子工作の基本パターンを体感できたはずです。ここまで作れたら、あとは部品を入れ替えるだけで無数のガジェットを作れるようになります。

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