Arduinoでイルミネーションを作ろう！複数の外付けLEDを制御する

本記事で学べること

Arduinoによる外付けLEDの制御回路
複数のLEDを制御する方法
タイマーによる制御信号の作り方

クリスマスの時期にツリーを彩るイルミネーションはとてもキレイです。

ArduinoとLED（発光ダイオード）を使うことで、イルミネーションを作ることが出来ます。

以前の記事では、Arduino基板上のLEDを点滅させる方法を紹介しました。

ArduinoでLEDをチカチカと点滅させよう！ Arduinoプログラムの第1歩 Arduinoを使った電子工作では、色々なものが作れます。しかし、いきなり複雑なモノを作ろうとすると挫折もしやす...

今回の記事では、Arduinoによる外付けLEDを使ったイルミネーションの作り方を紹介します。

Contents

使用するArduinoと電子部品
- Arduino Uno Rev3
- 電子工作キット
Arduinoイルミネーションの構成図
複数の外付けLED制御用の電子回路
LEDイルミネーション用のプログラム
まとめ

使用するArduinoと電子部品

今回の記事では、Arduino UnoとLED（発光ダイオード）、抵抗器を使用します。

Arduino Uno Rev3

上の写真をクリックするとリンク先（Amazon）に飛びます。

電子工作キット

今回の記事で使用するLEDを含めた電子工作キットはこちら。

ELEGOO Arduino UNO R3 スターターキット

このArduinoセットは、メインのArduino Uno基板の他に色々なセンサ等がセットになっています。

本記事で使用するLEDと抵抗器はもちろん、モータや赤外線通信関係まで色々と入ってお得です。

Arduinoイルミネーションの構成図

今回は、好きなタイミングで複数の外付け発光ダイオード（外付けLED）を点灯させるシステムを作成します。

システムの入力には、Arduinoの関数を用いたタイマー（カウンター）を用います。

タイマーで計測された時間から、LEDの点灯のタイミングを決めます。

そして、決められたタイミングでそれぞれのLEDにON/OFFの信号を送ります。

その結果、Arduinoから出力された信号により、Arduinoに接続された外付けLEDが点灯します。

このイルミネーションシステムを実現するため、電子回路をプログラムを作成します。

複数の外付けLED制御用の電子回路

今回の記事では、外付けLEDを8個用いてイルミネーションを作ります。

それぞれのLEDはArduinoのピンと抵抗を介してGNDに接続します。

LEDのアノード側をArduinoに、カソード側を抵抗器（GND）に接続しています。

そのため、Arduinoの出力ピンがHIGHの時はLEDがON、LOWの時はLEDはOFFとなります。

LEDイルミネーション用のプログラム

以前の記事で紹介したArduinoプログラムの基本構造を意識してLEDイルミネーションのプログラムを作成します。

本記事で紹介するLEDイルミネーションでは、接続した8個のLEDが順々に流れるように光るプログラムを作成します。

今回は内容を理解してもらうことに重点を置いたため、プログラムがかなり冗長（長々と）になりました。

const int LED1 = 2;
const int LED2 = 3;
const int LED3 = 4;
const int LED4 = 5;
const int LED5 = 6;
const int LED6 = 7;
const int LED7 = 8;
const int LED8 = 9;
const int LED_TIME = 100;

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(LED1, OUTPUT);
  pinMode(LED2, OUTPUT);
  pinMode(LED3, OUTPUT);
  pinMode(LED4, OUTPUT);
  pinMode(LED5, OUTPUT);
  pinMode(LED6, OUTPUT);
  pinMode(LED7, OUTPUT);
  pinMode(LED8, OUTPUT);
  
  digitalWrite(LED1, LOW);
  digitalWrite(LED2, LOW);
  digitalWrite(LED3, LOW);
  digitalWrite(LED4, LOW);
  digitalWrite(LED5, LOW);
  digitalWrite(LED6, LOW);
  digitalWrite(LED7, LOW);
  digitalWrite(LED8, LOW);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  digitalWrite(LED1, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED1, LOW);
  digitalWrite(LED2, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED2, LOW);
  digitalWrite(LED3, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED3, LOW);
  digitalWrite(LED4, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED4, LOW);
  digitalWrite(LED5, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED5, LOW);
  digitalWrite(LED6, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED6, LOW);
  digitalWrite(LED7, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED7, LOW);
  digitalWrite(LED8, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED8, LOW);
}

もちろん、もっと短く（数行程度で）書くことは出来ますが、分かりやすさを優先しましたのでご容赦ください。

使用するグローバル変数の宣言

const int LED1 = 2;
const int LED2 = 3;
const int LED3 = 4;
const int LED4 = 5;
const int LED5 = 6;
const int LED6 = 7;
const int LED7 = 8;
const int LED8 = 9;

const int LED_TIME = 100;

変数の宣言として、LEDを接続するArduinoのピン番号を設定します。

今回は2番ピンから9番ピンまでの8個の出力ピンを使用します。

これらのピンを指定しやすくするため、それぞれのピン番号をLED1からLED8と定義します。

また、LEDが光る時間をLED_TIMEとして100と設定しています。

詳しくはメインのloop関数で使用する際に説明します。

初期条件をsetup関数で定義

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  pinMode(LED1, OUTPUT);
  pinMode(LED2, OUTPUT);
  pinMode(LED3, OUTPUT);
  pinMode(LED4, OUTPUT);
  pinMode(LED5, OUTPUT);
  pinMode(LED6, OUTPUT);
  pinMode(LED7, OUTPUT);
  pinMode(LED8, OUTPUT);
  
  digitalWrite(LED1, LOW);
  digitalWrite(LED2, LOW);
  digitalWrite(LED3, LOW);
  digitalWrite(LED4, LOW);
  digitalWrite(LED5, LOW);
  digitalWrite(LED6, LOW);
  digitalWrite(LED7, LOW);
  digitalWrite(LED8, LOW);
}

次にsetup関数にて、LEDの制御に使用するピンを出力ピンとして設定します。

今回は、ピン2番から9番まで（LED1からLED8まで）を出力（OUTPUT）として宣言を行います。

また、電源をいれた直後はすべてのLEDをOFFにしたいと考えています。

そのため、dijitalWrite関数を使ってすべてのピンにLOWを出力して、LEDをOFFにしています。

LEDイルミネーションをloop関数で実行

そしてloop関数の中でLEDの点灯タイミングを決め、LEDに信号を出力します。

今回は一定時間ごとにLEDが流れるように点灯するというパターンを作成します。

ここは、自由に決めてもらってオッケーです。

センスを爆発させてください！

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  digitalWrite(LED1, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED1, LOW);
  digitalWrite(LED2, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED2, LOW);
  digitalWrite(LED3, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED3, LOW);
  digitalWrite(LED4, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED4, LOW);
  digitalWrite(LED5, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED5, LOW);
  digitalWrite(LED6, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED6, LOW);
  digitalWrite(LED7, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED7, LOW);
  digitalWrite(LED8, HIGH);
  delay(LED_TIME);
  digitalWrite(LED8, LOW);
}

LED1から順にLEDをONにして、一定時間（LED_TIME=100ミリ秒）待って、LEDをOFFにするという流れをLED8まで行っています。

このLoop関数で設定したパターンを繰り返すことでイルミネーションが出来上がります。