【小学生の自由研究】初心者キットで作る「ゆらゆら警告ランプ」｜傾いたら光って知らせる装置

机に置いた物が傾いたら教えてくれるランプを作ろう

自由研究で何か簡単で面白いの作りたいんだけど、難しいセンサーは苦手なんだ。

じゃあ「ゆらゆら警告ランプ」を作ってみよう。傾斜ボールセンサーで装置が傾いたら検知して、LEDとブザーで知らせる装置だよ。仕組みがシンプルで、傾ける実験を繰り返しやすいんだ。

今回は、自由研究で簡単な電子工作にチャレンジしたい小学生のお子さんに向けて、初心者キットだけで作れる「ゆらゆら警告ランプ」を紹介します。

傾斜ボールセンサー (ボールが内部で転がってON/OFFが切り替わるシンプルなセンサー) を使って、装置が傾いたらLEDとブザーで知らせる装置です。地震警告風や、机の上の大事な物の番人として活躍します。

この記事で作るもの

装置が水平な時は何も起きない (取り付け向きで動作が逆になる場合あり)
傾いた瞬間にLEDが点灯
同時にブザーが鳴って知らせる
水平に戻ると自動で止まる

使う部品

部品	役割	個数
Arduino UNO R3	装置の頭脳	1
傾斜ボールセンサー	傾きを検知	1
LED	警告ランプ	1
抵抗330Ω	LEDを保護	1
パッシブブザー	音で知らせる	1
ブレッドボード	配線をする台	1
ジャンパーワイヤー	つなぐ線	6〜7本

配線図

        a b c d e
       +─────────+
[+]rail| . . . . . | ← (使わない)
[-]rail| . . . . . | ← GND (Arduino から)
       +─────────+
row 5  | X . . . . | ← 傾斜SW 片足 (D2)
row 7  | X . . . . | ← 傾斜SW 反対足 ([-]rail)
row 11 | X . . . . | ← 330Ω 上足 (D7 から)
row 12 | X . . . . | ← 330Ω 下足+LED アノード
row 14 | X . . . . | ← LED カソード ([-]rail)
row 17 | X . . . . | ← ブザー+足 (D8 から)
row 18 | X . . . . | ← ブザー-足 ([-]rail)
       +─────────+

部品同士のつながり

Arduino       傾斜ボールセンサー
  D2   ←────   片足
  GND  ←────   反対側の足

傾斜ボールセンサーは中に金属の球が入った小さなスイッチで、傾けると球が転がって電気回路がON/OFF切り替わる仕組みです。プログラム的にはタクトスイッチと同じ扱いで使えます。取り付け向きで「水平=OFF」「水平=ON」が逆になることがあるので、反応が逆ならプログラムのLOW/HIGHを入れ替えます。

プログラム

#define TILT_PIN 2
#define LED_PIN 7
#define BUZZER_PIN 8

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(TILT_PIN, INPUT_PULLUP);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);
  Serial.println("警告ランプ スタート!");
}

void loop() {
  if (digitalRead(TILT_PIN) == LOW) {
    Serial.println("傾き検知!");
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
    tone(BUZZER_PIN, 1500, 200);
    delay(300);
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    delay(300);
  } else {
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    noTone(BUZZER_PIN);
    delay(100);
  }
}