Raspberry Pi でクリスマスツリー

Raspberry Pi でプログラミング学習用のクリスマスツリーを作る方法です。基板の設計データも公開していますので教育目的で使って頂けると幸いです。

Raspberry Pi でクリスマスツリー

基板の製作や発注に必要なガーバーデータは以下からダウンロードできます。

ライセンス
こちらのツリーの基板はライセンスをCC-BY-NC-SA(非営利目的でご自由にどうぞ)にしておきましたのでプログラミング教育などで活用して頂けると幸いです。
Raspberry Pi Christmas tree - Share Project - PCBWay
A Raspberry Pi Christmas tree for programming beginners. It was desinged for my 4 years old doughter and she had fun with it.It can be controlled by any computer language that runs on the Raspberry Pi...

この記事では基板の組み立てと、サンプルプログラムを動作させる方法をやっていきます。

基盤ではなく基板
誤変換されやすい単語ですが、正しくは基板と書きます。間違えて基盤と書くと基板ポリスがやってきて、おや、誰か来たようだ・・

キットの組立方法

キットもしくは基板単体で入手された場合はハンダ付けによるパーツ実装が必要になります。

必要なパーツ

ご自身で基板を発注・製作された場合はパーツが同梱されていませんので以下の部品を別途購入する必要があります。

パーツ
  1. 40ピンヘッダーソケット x 1(2.54mm ピッチ 2x20pin)
  2. LED x 9(1206サイズ、色はお好みで)
  3. 抵抗器 x 9(1206サイズ、1KΩ~が目にやさしい)
40 Pin header

Raspberry Pi Model B と Raspberry Pi 400 では取り付け角度が異なるため、Raspberry Pi 400 をご利用の場合はストレートタイプが必要となります。

Raspberry Pi Zero W
同一のGPIOヘッダーが採用されているため利用は可能ですが、取り付け位置の都合上ModelBと同様のL型ソケットのご利用がオススメです。

LEDのハンダ付け

基板表側はLEDのみをハンダ付けします。裏側は抵抗です。

MEMO

サンタさんが印刷してある方が基板表面です。

色によって流せる電流が異なるため、最大輝度で光らせるためにはそれぞれに合った抵抗値を用いる必要がありますが、最大輝度だと近距離では明るすぎて目に悪いので 1KΩ〜をおすすめします。

またLEDには接続する向き(極性があります)

LEDのマイナス側には印がついている

基板上にはプラス側に+マークがついており、LEDのマイナス(GND)側には緑色のマークがついています。方向を合わせてハンダ付けします。

極性とは

乾電池のプラスとマイナスのように、LEDにもプラス側とマイナス側があります。

MEMO

LEDの色によってそれぞれサイズやマークが異なっていたりしますが、基本的にどのLEDもマイナス側にマークがついていると覚えておけばOKです。

抵抗のハンダ付け

基板の裏側は抵抗を取り付けします。

MEMO

抵抗に極性はありませんので、どちら向きでもOKです。

ピンヘッダーコネクタ

ラズベリーパイのGPIOヘッダーと接続するためのピンヘッダーコネクタ(ソケット)を取り付けします。

表側がコネクタとなるようにハンダ付けします。

Raspberry Pi Zero
Pi Zero のみ反対側に接続することが可能ですが、一度はんだづけしてしまうと取り外すのは非常に面倒なので十分に注意して行ってください。
この面にハンダ付けを行っていきます

完成

クリスマスツリーの設置

ラズベリーパイに差し込むだけです。差し込む方向を間違えてもおそらく壊れませんが、物理的に無理をするとピンやラズベリーパイ側の基板を破損する場合もありますので注意してください。

Raspberry Pi Model B
Raspberry Pi 400
Raspberry Pi 400

ソケットサイズが小さいため、左右にズレた状態でGPIOと接続できる場合があります。ピンの位置を確認しながら接続してください。

サンプルプログラム

サンプルプログラムを用意しておきました。

GitHub - kotamorishi/rpi-christmas-tree: Raspberry pi christmas tree
Raspberry pi christmas tree. Contribute to kotamorishi/rpi-christmas-tree development by creating an account on GitHub.

ラズベリーパイのターミナルから以下のコマンドを実行します

git clone https://github.com/kotamorishi/rpi-christmas-tree
cd rpi-christmas-tree/example
python3 sequence.py

いくつかexampleフォルダにチカチカさせる例を入れていますので、参考にどうぞ。

PWM?
この基板のLチカはプログラミングの初心者に向けて、シンプルとなるようにしているため基本的にLEDはONとOFFしか出来ません。(13 LEDはPWMピンと繋がっているので試した訳では無いですが可能です)

応用例

i2c接続のOLEDモニター等を接続することが出来るように基板上に用意していますのでお好みでどうぞ。

個人的なおすすめは、OLEDモニター+気圧センサーです。

記事の内容は間違いが無いように気をつけていますが、私の認識違いや、ミスなどにより間違っている可能性もあります。もし発見された場合はお問い合わせフォームよりご連絡頂けると幸いです。