センサーの接続
プロトタイプや電子工作のプロジェクトでは、ブレッドボードとジャンパーケーブルを使って、センサーをArduinoに接続することをお勧めします。
また、Arduinoの上に取り付けて、より多くのセンサーを接続できるようにする拡張プロトタイプシールドボードも一般的にあります。一般的には、Arduinoの5Vピン、グランド、その他のピンにセンサーを接続する必要がありますが、これはセンサーによって異なります。 Arduino-Sensors-2.jpg(アップロード/Arduino-Sensors-2) Arduinoは初めてですか？ArduinoでスマートホームをDIYするためのガイドをご覧ください。1. ガスセンサー
ガスセンサーは、一酸化炭素、水素、煙などのガスを検出します。
以下はその例です。- MQ2ガスセンサー：ブタンや水素などのガスを検知することができます。
- MQ3ガスセンサー：メタン、ヘキサンなどのガスを検知します。
これらのガスセンサーは、化合物が可燃性ガスと接触したときの抵抗値の変化を感知するため、ケミレジスターと呼ばれる。ガスセンサの材料は、例えば酸化スズで、空気中にいずれかのガスが含まれているときだけ、十分に高い導電性を発揮する。ガスセンサーの感度は、付属のポテンショメーターを回すことで変化させることができる。
これらのガスセンサーは、ガスの存在は検知できても、ガスの種類を判別できないものがほとんどである。2. 加速度センサー
加速度だけでなく、傾き(ジャイロ測定)を測定できるセンサーがある。加速度や方位を測定するブレークアウトボードにセンサーを追加することができる。
これらのセンサーが適しているプロジェクトの1つは、方向と加速度の変化を測定する必要があるため、ステップカウントのビルドです。 また、ゲーム用コントローラやドローン用の直感的なリモコンなど、傾きやジェスチャー入力が重要な用途にも使用できます。注：歩数を記録するための既製のソリューションがお好みの場合は、Android および iOS 用の歩数計アプリをご覧ください。
3. 熱と動きのセンサー
アラームシステムを自作したい場合は、パッシブ赤外線（PIR）センサーが便利です。PIRセンサーは、人（または暖かい体）が近くに移動すると感知することができるモーションセンサーです。
PIRは熱の変化を赤外線（IR）放射として検知します。人がセンサーの前を所定の範囲内で動くと、赤外線の変化によりセンサーとそれに連動したアラームが作動します。4. 空気質センサー
ダストセンサーは、空気中に含まれる微細なホコリの量から空気の質を判断することができる。これは濃度、つまり空気100万分の1のほこりの粒子の数を測定します。センサーには赤外線発光ダイオードとフォトトランジスタがあり、空気中の微細な塵によって光の通り道が遮られると、塵を検出する。
ホコリは赤外線を反射し、一部は吸収するが、その程度はホコリの大きさと数によって決まる。ホコリセンサーは、空気清浄機や掃除機など、さまざまなプロジェクトで活躍する。
また、ホルムアルデヒド、アセトン、一酸化炭素など、空気中のさまざまなガスを測定するセンサーもあります。これらのセンサーは、屋内外の空気の質を判断するのに役立ちます。
5. 液体センサー
鉢植えの土がどの程度湿っているかを確認し、水やりの必要性を判断するなどに役立つのが水分センサーです。
水分センサーを土の中に入れて、Arduinoに接続することができます。水分センサーは、土の中の水分の抵抗率を測定することで動作します。 アルコールセンサは、飲酒検知器などのプロジェクトでアルコールを検知するために使用できます。これは半導体を使用して動作し、呼気中のアルコール量に依存した電圧出力を持ちます。6. 温度・湿度センサー
天候を感知するセンサーもあり、気象台、温度計、湿度計、天気予報の表示などに使用されています。温度センサーと湿度センサーとして同梱されていることが多いです。
温度センサーは、別称サーミスタ（熱抵抗器）と呼ばれ、特に温度に依存し、温度が変化するとその間の抵抗値が変化する2つの金属で構成されています。また、抵抗温度検出器（RTD）とも呼ばれる。 湿度センサーは通常、空気の湿度に応じて静電容量が変化する薄い金属でできている。 温度センサーと湿度センサーには動作範囲があり、低温や非常に高い温度は測定できない場合があります。使用する熱電対の種類によって、測定可能な動作温度範囲が決まります。精度はセンサーと使用する金属のサイズと種類に依存します。 湿度と温度の測定に加え、これらのセンサーは大気圧を知ることもできます。これは標高の入力に依存します。7. 光センサー
光センサーは、最も一般的なセンサーの一つである。光センサーは、光の光子を電気的な出力に変換することで機能する。
このようなセンサーのひとつにフォトレジスタがあり、太陽光を検出するために使用することができる。抵抗値は、フォトレジスタ内の化合物に当たった光子の量によって変化する。 一般に、光の強さが増すと抵抗値は減少する。これは光依存性抵抗器（LDR）で、夜間に自動的に点灯するように照明を制御するなど、さまざまなプロジェクトで役立っている。 光センサーは可視光だけでなく、赤外線距離センサーのような赤外線フォトセンサーもある。これは、赤外線（IR）を照射し、戻ってきた光をフォトトランジスタで測定する仕組みだ。 一般に、赤外線が当たる物体の色が明るいほど、より多くの光が反射されます。ヒント：Arduinoで電球に電力を供給する方法を学びましょう。
8. タッチセンサー
タッチボタンは、ボタンが押されたときに処理を開始または停止するために、多くのプロジェクトで使用することができます。
静電容量式タッチセンサは、タッチパッドを指で押したとき（または指がタッチセンサに十分近づいたとき）の静電容量の変化を検出します。
また、静電容量の変化を測定しない抵抗膜式タッチセンサーもありますが、これはセンサーにかかる圧力を測定するものです。2つの導電層と、その間に挟まれた1つの非導電層の3層で圧力を測定する。ボタンやセンサーが押されると、2つの導電層が接触し、センサーが作動する。
静電容量式タッチセンサーは、より細かい調整やマルチタッチが可能ですが、抵抗膜式タッチは一般的にオンとオフのシンプルな作動が可能です。
9. 音・超音波センサー
音センサーは、一般的にマイクロフォンで構成されています。音波が当たると振動板が振動する、人間の耳と同じような仕組みだ。この振動は、音センサーからの電気入力に変換される。
音センサーには通常、ポテンショメーターがあり、これを回して感度を調整することができる。 超音波センサーは、超音波の周波数（人間の耳では感知できない）の音波を送信し、物体で跳ね返ってトランスデューサで受信するため、距離を測定するためによく使用されます。10. 磁気ホールセンサー
ホールセンサーは、磁界を測定するために使用されるホール効果にちなんで名づけられました。速度や近接の測定が必要な多くのプロジェクトに有用である。
例えば、ドアや窓が開いていることを検知するために、磁石とホールセンサーを使用し、磁場が近くなくなったとき（磁石を取り付けたドアをホールセンサーから離して開けたとき）を検出します。 もちろん、人工知能を搭載したカメラなど、他のセンサーもあります。また、Arduinoの基本も学べます。Arduinoの可能性にワクワクしたら、Arduinoのスターターキットについてもっと読んで、プロジェクトに取り組めるようにしましょう。よくある質問
正しいセンサーを選ぶには？
温度センサーとその温度範囲、精度のレベルなど、探すべき仕様があります。また、センサーの製造元が信頼できるものでなければなりません。特に狭い場所に設置する場合は、サイズも重要な要素になります。
アクチュエーターとセンサーの違いは何ですか？
センサーは物理的な測定を行い、それを電気信号として伝達するために使用されます。一方、アクチュエーターは電気的な入力を物理的、または機械的な動作に変換します。
Arduinoで近さを測るにはどうしたらいいですか？
一番簡単なのは、赤外線センサーを使うことです。赤外線を発すると、その赤外線が物体に当たって反射し、フォトセンサーで検出されます。また、超音波センサーを使うことで、物体までの距離を測定することもできます。
写真とスクリーンショットはすべて筆者が撮影したものです。