ラズベリーパイ(Raspberry Pi Zero WH)でPython3 Lチカ(LED点滅)させる方法-まあうさブラザーズ

ラズベリーパイ(Raspberry Pi Zero WH)のGUI上で、IDLE(アイドル)という開発環境を使って、Python3(パイソン3)のプログラミングをすることができます。

最初はPython3でLEDを点滅させることを目標に、ラズベリーパイ(Raspberry Pi Zero WH)で電子工作をする方法をみていきましょう。

ままあちゃんじゃあ、いよいよLチカやってみよ～

まあちゃんLチカってなぁに？

ままあちゃんLEDをチカチカさせるの
みんなが最初にトライするんだって

まあちゃんやったー！わくわく

準備するもの

1	ラズベリーパイ(Raspberry pi zero WH) 詳しくは、こちらです。初期設定・環境設定が済んだものを使用します。
2	microSDカード 8～32GB 詳しくは、こちらです。 Team microSDHCカード 32GB 高速転送UHS-1 日本国内10年保証 SD変換アダプター付属正規品
3	microUSB電源ケーブルスマホの充電ケーブルでOKです。詳しくは、こちらです。
4	パソコン microSDに書き込めるもの。詳しくは、こちらです。エイスース 13.3型ノートパソコン ASUS ZenBook UX331UN ロイヤルブルー UX331UN-8250B
5	ブレッドボード詳しくは、こちらです。
6	ジャンパーワイヤージャンパーワイヤ(オスーメス)を2本使用します。詳しくは、こちらです。
7	抵抗今回は、330Ωの抵抗を1本使います。詳しくは、こちらです。
8	LED(発光ダイオード) 何色でもOKです。今回は、3mmの赤いLEDを使用しました。詳しくは、こちらです。

回路図

今から組むLチカの簡単な回路図はこちらです。

3.3Vの電源から、抵抗とLEDを直列につないで、最後にGNDに接続しています。

GNDは、グラウンドと読み、電位の基準になります。乾電池のマイナスにつなぐイメージです。

抵抗の計算方法

今回、330Ωの抵抗を使いましたが、その計算方法を説明します。

まず、使用するLEDのデータシートやホームページの情報から、Vf(順方向電圧)とIf(標準電流)の値を探します。

LEDは、電圧がほぼ一定になる特徴があります。この電圧がVf(順方向電圧)です。

今回使用する赤い3mmのLEDの場合は、
Vf ＝ 2.1V　 (下図の①)
If ＝ 30mA ＝ 0.030Aです。

ラズベリーパイ(Raspberry Pi Zero WH)のGPIOピン1本に流していい電流は8mAまでなので、0.008A(下図の②)の電流が流れる回路を考えます。

電源 3.3V － Vf 2.1V(①) ＝ 1.2V(下図の③)が、抵抗Rにかかることが分かります。

この ②③の値を使って計算します。

オームの法則 V(電圧) = I(電流) × R(抵抗) から
R(抵抗) = V(電圧) ÷ I(電流)　
= ③ 1.2[V] ÷ ② 0.008[A]
= 150 [Ω]

なので、150Ωより大きい抵抗を使う必要があることが分かります。

今回は、手元に330Ωの抵抗しかなかったので、少し大きいですがこの抵抗を使うことにしました。

まあちゃんオームの法則？

ままあちゃん中学校で習うんだよ。
今はさらっと見てね。

配線方法

では、実際どんなふうに配線するのか、簡単な図で説明します。

ラズベリーパイ(Raspberry Pi Zero WH)のGPIO23(ピン番号は16番)とブレッドボードの抵抗をつなぎます。

抵抗とLEDがつながって、ラズベリーパイ(Raspberry Pi Zero WH)のグラウンドGND(ピン番号は6番)につながります(LEDの向きに注意です)。

ラズベリーパイ(Raspberry Pi Zero WH)のGPIOについては、こちらを参照してください。

写真で見るとこんなかんじです。ラズベリーパイ(Raspberry Pi Zero WH)のGPIOにジャンパーワイヤのメス側を挿して、オス側をブレッドボードに挿してつなぎます。

Python 3でプログラム作成

次にラズベリーパイ(Raspberry Pi Zero WH)上でプログラムを作っていきます。

ラズベリーパイ(Raspberry Pi Zero WH)を起動します。

メニューから、[プログラミング]－[Python 3(IDLE)]を選択します。

「Python X.X.X Shell」ウィンドウが表示されます。

メニューから[File]－[New File]を選択します。

以下のプログラムをコピーして、Vnc VeiwerのNew File画面にペーストします。

コメント(#)で、処理内容の説明を入れています。

#モジュールを読み込む
import RPi.GPIO as GPIO
import time

#GPIO番号の指定モードを設定(BCM:役割ピン番号、BOARD:PIN番号)
GPIO.setmode(GPIO.BCM)    #BCMの方がプログラムの互換性がある

#23番ピンを出力として使用するように設定
GPIO.setup(23, GPIO.OUT)

try:
    while True:    #無限ループ
     #23番ピンにHIGHを出力(LEDをON)
        GPIO.output(23, GPIO.HIGH)

        time.sleep(0.5)     #0.5秒スリープ

     #23番ピンにLOWを出力(LEDをOFF)
        GPIO.output(23, GPIO.LOW)

        time.sleep(0.5)     #0.5秒スリープ

#キーボードからCtrl+C割込みが入ったら
except KeyboardInterrupt:
    pass #何もせずに次の行へ

#GPIOの設定をリセット
GPIO.cleanup()

まあちゃんプログラムって難しそうだね

ままあちゃんこうしてねって書いてるだけだから
一つずつ見て行けば大丈夫だよ

エンコーディング宣言について

Pythonのファイルに日本語を入力する場合、「coding: utf-8」といったエンコーディング宣言をしていましたが、デフォルトの文字コード(Python 3はUTF-8)を使用する場合は、書かないほうがいいようです。

ASCII (Python 2) や UTF-8 (Python 3) を使用しているファイルにはエンコーディング宣言を入れるべきではありません。

引用元：はじめに — pep8-ja 1.0 ドキュメント

メニューから[File]－[Save As]を選択し、ファイル名をたとえば「led01.py」とつけて保存します。

Python 3でプログラム実行

プログラムをペーストしたウィンドウのメニューから[Run]－[Run Module]を選択します。

「Python X.X.X Shell」ウィンドウに「RESTART」と表示され、プログラムが動いて、LEDが点滅します！

キーボードの[ctrl]＋[c]を押すと、プログラムの実行が終了してLEDが消えます。
こちらが、実際に動いている動画です。

まあちゃんすごーい光ったぁ

ままあちゃんやったね！感激だね

まとめ

いかがでしたか？ LEDはうまくチカチカしてくれたでしょうか？

実際に動くとほんと嬉しいですよね。

しかも、GUIで簡単に実行できるので、手軽に試せます。

以前は、コマンドラインからsudoコマンドで実行したり、いろいろ手間がかかったそうですが、どんどん進化して簡単に使えるようになっているようです。

次は、もう少し進んでスマホからきれいなお花を光らせたいと思います。