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小学生の自由研究テーマに最適!電子工作のはじめかたとおすすめ作品例

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せでぃあ

サイト運営者のせでぃあ(@cediablog)と申します。

電子工作を作ってみたいけど、どうやって作っていったら良いのかわからない。。。

そんな悩みをお持ちの人もいるかと思います。

お任せください!その悩みこのサイトが解決いたします!

私が子供と一緒に作った電子工作を例にして、子供から大人までだれでも簡単に電子工作をはじめられる方法を紹介します。

特におすすめなのが、親子で一緒に工作を作ることです。

親子のコミュニケーションが取れますし、絆を深める良い機会になりますよ!

このような人におすすめ
  • 親子で電子工作をやってみたい
  • プログラミングを使わない電子工作を作りたい
  • プログラミングを使った電子工作を作りたい
  • スクラッチ(Scrattino3)を使ったプログラミングをやってみたい
筆者:せでぃあ

せでぃあはこんな人物です

社会人となり転職を経て、電気設計エンジニアになりました。

子供との絆を深めたいと思い、夏休みの課題研究で一緒に電子工作を製作しました。

親子で製作した電子工作の経歴
  • じゃんけん装置を製作し、発明くふう展で「努力賞」を受賞
  • 信GO機を製作し、発明くふう展で「優秀賞」を受賞
発明くふう展で「努力賞」を受賞した電子工作、じゃんけん装置
リレーのみで制御回路を構築した工作「じゃんけん装置」
発明くふう展で「優秀賞」を受賞した電子工作、信GO機
Arduinoによるプログラミング工作「信GO機」
目次

電子工作の始め方

STEP1:電子工作というものを知る

電子工作とは、LEDや抵抗などの電子部品を使った工作のことをいいます。

工作の種類は大きく分けて、プログラミングを使わずに回路を構築する「ハード回路工作」や、プログラミングを用いてランプを点灯させたりする「プログラミングソフトウェア回路工作」になります。

以下のリンク先記事を読めば、私が作った工作と同じものを作ることができます

STEP2:工作のテーマを決める

どんな工作のテーマにするか決めます。

私が作った「じゃんけん」や「信号機」のように、だれでもルールや動作を知っている身近なものがテーマとしておすすめです。

電子工作テーマの選び方については、以下の記事にて詳しく説明しています。

STEP3:まずはリレーの選び方・使い方を知る

有接点リレーの説明写真
有接点リレーの説明写真

リレーはハードで制御回路を構築する際に非常に重宝する機器です。

リレーは外部からの信号を受け取り、別回路のオンオフ切り替えすることができます。

例えば押しボタンを押したという条件をDC24V回路で組み、AC100V電源モーターを回転させることができます。

産業機器の制御盤内でもよく使われているFA機器で、電磁継電器とも呼ばれています。

リレーの仕組みと選び方については、以下の記事にて詳しく説明しています。

STEP4:リレーを使った回路を覚える

リレーの役割
  • 小さな入力信号を使って、大きな負荷を動かすことができる。
  • 1つの入力から複数の異なる回路の開閉が可能。

リレーを用いた回路としては、自己保持回路を使ったシーケンス回路をよく使います。

リレーを用いた自己保持回路の作り方と回路例については、以下の記事にて詳しく説明しています。

シーケンス(sequence)制御とはと「決まった順序で動作させるための制御回路」となります。

これを覚えることで、リレーを用いた制御回路を組んだ工作を作ることができます。

有接点リレーを用いたシーケンス制御と回路について、以下の記事にて詳しく説明しています。

STEP5:ハード回路を用いた工作を作る

リレーを用いたシーケンス制御の考え方は、プログラミングを用いた制御プログラム作成時に活かされます。

シーケンス(sequence)制御=「決まった順序で動作させるための制御回路」の考え方を理解していなければ、プログラミングを用いたソフトウェア工作を作ることが難しくなります。

まずはハード回路を用いた工作を作って、機器を制御する考え方を身に着けることはとても重要です。

私のオリジナル工作「じゃんけん装置」の作り方については、以下の記事にて詳しく説明しています。

STEP6:プログラミングを理解する

Arduino Uno R3互換品であるELEGOO UNO R3の写真
Arduino Uno R3互換品

今回は私がプログラミング工作で用いたArduinoという初心者から扱うことができるマイコンについて説明します。

このマイコンは、ラズベリーパイ(ラズパイ)と並んで工作初心者に人気のマイコンです。

アルドゥイーノやアルディーノと言われることもあります。

できることの例として、プログラムでのLED点灯や、モーターなどの電子部品の動作をさせることができます。

Arduinoプログラミング方法として、Scratch(スクラッチ)というプログラミング方法を使うことができます。

難しい文法や階層を気にすることなく、ただブロック同士をつなぎ合わせるだけのシンプルな操作が基本です。

英語の知識がなくてもプログラミングすることができるため、小学生やプログラミング初心者におすすめなプログラミング方法です。

プログラミング学習のために、ロボットプログラミング教室に通う方法もあります。(小学生向けです)

STEP7:電子工作キットを使って工作を体験する

電子工作キットはお手軽に電子工作を体験できるセットです。

マイコン本体や配線材料、電子機器が揃っています。

まずは初心者向けキットを用いて電子工作デビューすることをおすすめします。

LEDや押しボタンスイッチ等、最低限の機器が含まれるキットはこちら。

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STEP8:プログラミングを用いた電子工作を作る

プログラミングを用いた電子工作を作ってみましょう。

私はArduino IDEによるプログラミング言語を用いた制御回路を使って、信号機の点灯回路を作りましたがScratchによる回路でも同じ動作を再現できることを確認済です。

私のオリジナル工作「信GO機」の作り方については、以下の記事にて詳しく説明しています。

Arduinoによる電子工作参考書は、以下の記事にて詳しく説明しています。

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