【小学生の自由研究】初心者キットで作る「気温お知らせベル」｜25℃を超えるとブザーで教えてくれる装置

夏休みの自由研究、何を作ろうか迷っているお子さんへ

自由研究で電子工作をやってみたいんだけど、ただキットを組み立てるだけじゃつまらないんだよね。何かオリジナルで便利な物を作りたいんだ。

いいね、その気持ち大事だよ！今日は初心者キットに入っている部品だけで作れる「気温お知らせベル」を紹介するよ。部屋が暑くなり始めたタイミングに気付ける、便利なガジェットなんだ。

今回は、夏休みの自由研究で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、Arduino初心者キットだけで作れる「気温お知らせベル」を紹介します。

部屋の気温を測って、25℃を超えるとブザーが鳴ってLEDが光り、「あ、暑くなってきた!」と教えてくれる装置です。半田付けも難しいプログラムも不要なので、夏休みの自由研究にちょうど良いボリュームに仕上がります。

この記事で作るもの

気温が25℃を超えたら、ブザーが「ピッピッ」と鳴る
同時に、赤いLEDがピカピカ点滅する
気温が25℃以下に戻ったら、自動で止まる
シリアルモニタで現在の気温と湿度も確認できる

使う部品 (全部キットに入っているよ)

ELEGOOのスーパースターターキットを買っていれば、追加で買う物はありません。次の部品を取り出しておきましょう。

部品	役割	個数
Arduino UNO R3 (互換)	装置の頭脳	1
DHT11温湿度モジュール	気温と湿度を測る	1
LED (赤)	暑くなったら光る	1
抵抗330Ω	LEDを保護する	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	部品をつなぐ線	7〜8本

DHT11はキット付属では青いプラスチックのモジュール基板になっていることが多く、VCC・DATA・GNDの3ピンを使います。裸の4本足のDHT11単体を買った場合はNCピンが余ります。温度と湿度を一緒に測れるセンサーで、初心者キットの定番部品です。

完成までの流れ

自由研究としては、次の4ステップで進めるとレポートも書きやすくなります。1日で全部できますが、わからない所をじっくり調べながら2〜3日かけても良いです。

flowchart TD A["Step1
部品の確認"] --> B["Step2
配線する"] B --> C["Step3
プログラム
を書き込む"] C --> D["Step4
動作確認
と観察"]

配線図 (ブレッドボード上の挿し位置)

下の図のように部品を挿していきます。同じ行 (row) の穴は内部で繋がっているので、同じ行に挿せば部品同士が電気でつながります。

        a b c d e
       +─────────+
[+]rail| . . . . . | ← 5V (Arduino 5V から)
[-]rail| . . . . . | ← GND (Arduino GND から)
       +─────────+
row 5  | X . . . . | ← DHT11 VCC ([+]rail)
row 6  | X . . . . | ← DHT11 Data (D2)
row 8  | X . . . . | ← DHT11 GND ([-]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)
       +─────────+

記号: X=部品を挿す穴, .=空き穴
注意: 同じ row の a-e は内部でつながっている

DHT11は4本足ですが、実は3本足だけ使います。「VCC」「DATA」「GND」と書かれた足を使い、もう1本 (NC) は使いません。

部品同士のつながり (信号の流れ)

部品がどう電気でつながるかを、文章で書くとこうなります。

Arduino       DHT11
  5V   ────→   VCC (電源プラス)
  D2   ←───→   Data (温度のデータ)
  GND  ────→   GND (電源マイナス)

LEDとブザーの方は次のようにつなぎます。

Arduino       LED + 抵抗
  D7   ────→   330Ω → LED アノード
  GND  ←────   LED カソード

Arduino       ブザー
  D8   ────→   +足
  GND  ←────   -足

プログラムを書き込もう

配線ができたら、次はプログラムです。Arduino IDEを開いて、下のスケッチをコピーして書き込みましょう。DHT11を使うためのライブラリを先にインストールしておく必要があります。

ライブラリのインストール手順

Arduino IDEの「ツール」→「ライブラリを管理」で「DHT sensor library」を検索し、Adafruit社のものをインストール。依存ライブラリ (Adafruit Unified Sensor) を一緒に入れるか聞かれたら、両方とも入れます。

#include <DHT.h>

#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT11
#define LED_PIN 7
#define BUZZER_PIN 8
#define THRESHOLD 25.0  // 25℃を超えたら知らせる

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  pinMode(BUZZER_PIN, OUTPUT);
  dht.begin();
  Serial.println("気温お知らせベル スタート!");
}

void loop() {
  float temperature = dht.readTemperature();
  float humidity = dht.readHumidity();

  if (isnan(temperature)) {
    Serial.println("センサーが読めません");
    delay(2000);
    return;
  }

  Serial.print("気温: ");
  Serial.print(temperature);
  Serial.print("℃ 湿度: ");
  Serial.print(humidity);
  Serial.println("%");

  if (temperature > THRESHOLD) {
    digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
    tone(BUZZER_PIN, 1000, 200);
    delay(500);
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    delay(500);
  } else {
    digitalWrite(LED_PIN, LOW);
    noTone(BUZZER_PIN);
    delay(1000);
  }
}