各種センサー・アクチュエーターの基本的な使い方

この章では、マイコン開発の醍醐味である、物理世界とのやり取りを本格的に学びます。基本的なセンサーやアクチュエーターを接続し、プログラムから制御する方法を習得しますが、その過程で様々な「横道」に逸れていきます。

本講習会の目標は、ライブラリをコピー＆ペーストして動かすことではありません。それぞれのデバイスがどのような仕組みで動き、どのような信号（アナログ、I2C、SPI、PWMなど）で通信しているのかを、深く、そして広く理解することに重点を置きます。

一つの通信方式を学べば、別の方式と比較したくなるのが人情です。I2Cを学べば、「じゃあSPIって何が違うの？」と疑問に思うでしょう。加速度センサーを扱えば、「これでどうやって角度がわかるの？」と知りたくなるはずです。この章では、そうした自然な知的好奇心に身を任せ、寄り道をしながら知識のネットワークを広げていきます。

この章で扱う主なデバイスと、そこから広がる知識の枝葉は以下の通りです。

• 可変抵抗器

  • 主題: アナログ信号の読み取り (analogRead)、分圧回路
  • 横道: ADCの深層（分解能、サンプリングレート）、ノイズ対策、ボリューム操作への応用

• 6軸センサー (MPU-6050)

  • 主題: I2C通信の仕組みとライブラリ利用
  • 横道: SPI通信との比較、センサーフュージョンの初歩（相補フィルター）、DMPの活用、データシートの読み方

• サーボモーター (SG90)

  • 主題: PWM信号による角度制御
  • 横道: サーボの内部構造、電源（VBUS）とGNDの重要性、コンデンサによる電源安定化、タイマーと割り込み

ここでは、誰でも再現しやすい配線図ではなく、回路の接続関係が論理的に理解できる回路図を使用します。実際に手を動かし、回路とプログラム、そしてドキュメントの「横道」を自由に行き来しながら、本質的な理解を深めていきましょう。