ロボティクスミッション 001

Smart House Lab

ステージモード • ARDUINO UNO

JSS1 ビルド＆コード・アドベンチャー

訪問者を検知する家は作れるかな？

近づいてくる物体を検知して、ライトを点灯させ、アラートを鳴らすスマートハウスです。

アプローチ→測定→判断→アラート

まず、完成したデザインを確認しましょう。次に、この家を一緒に作ります。

AI-generated three-quarter view of the completed cardboard smart house project

Generating concept image…

ミッションシミュレーション

スマートハウスの動作を確認しよう

これは視覚的なシミュレーションであり、実際のハードウェア接続ではありません。

距離100 cm

訪問者を検知しました！

シミュレーションをリプレイ

ロジックループ

01アプローチ訪問者がドアに向かって移動します。

02測定超音波エコーが距離を返します。

03判断プログラムが50cmルールを確認します。

04アラートLEDが点灯し、短いビープ音が1回鳴って接近を知らせます。

ビルドキット

コンポーネントの紹介

スマートハウスの各パーツには、明確な役割があります。

UNO

Arduino Uno

頭脳：センサーを読み取り、アラートを制御します。

HC-SR04 センサー

音波を送信し、戻ってくるエコーを測定します。

LED

ドア付近で光る視覚的なアラート。

ブザー

接近を検知するたびに短い音を鳴らします。

ブレッドボード

配線を整理するための再利用可能なプラットフォーム。

ジャンパーワイヤ

部品間の電気的な経路。

220–330 Ω 抵抗器

電流を制限してLEDを保護します。

段ボールまたはフォームボード

手頃な価格の家の本体と安定したベース。

切る前に計画を立てましょう

家の設計図を作成する

センサーは外側を向き、段ボールに遮られないようにしてください。

SENSOR
外側を向いています

LED

ELECTRONICS
アクセスコンパートメント

壁

屋根

正面ドア

安定したベース

01訪問者が通れるドアを作りましょう。

02HC-SR04を入り口の上または横に取り付けます。

03Arduinoと配線は、中に密閉せず、アクセスしやすい状態にしておいてください。

設計図 → 組み立て

製作エリア

段ボールハウスを作る

紹介動画に登場した、シンプルで丈夫なデザインで作成しましょう。

01
測定と印付け
段ボールに壁、ドアの開口部、屋根を書き込みます。
✓
02
パネルをカットする
接合部分がきれいになるよう、慎重にカットしてください。
✓
03
壁を接合する
四角い本体を作り、前面パネルを取り付けます。
✓
04
屋根と土台を取り付ける
屋根を安定した土台に固定します。電子部品にアクセスできるようにしておいてください。
✓

!安全第一：カッターなどの刃物は、大人の監視のもとで注意して使用してください。

配線 01 / 入力

超音波センサーを接続する

1本ずつ配線しましょう。すべてのラベルを正しいArduinoピンに合わせてください。

ARDUINO
UNO5VGNDD9D10

HC-SR04VCCGNDTRIGECHO

センサーピンマップ
センサーピン	Arduino Uno
VCC	5V
GND	GND
TRIG	D9
ECHO	D10

)))

エコーの仕組み
センサーが音波を送信し、エコーが戻ってくるまでの時間を測定します。

配線 02 / ライト

LEDを接続する

訪問者が警告に気づけるよう、LEDをドアの横に配置します。

ドア付近のLED

D13

220–330 Ω

GND

D13 → 抵抗器 → LEDのアノード（長い脚） → LEDのカソード（短い脚） → GND

電流を制限してLEDを保護するため、抵抗器を回路に入れたままにする必要があります。

配線 03 / サウンド

ブザーを接続する

センサーの読み取りごとではなく、新しく誰かが接近したときにのみ短いビープ音が鳴ります。

+−

入口内部または横のブザー

+ブザーのプラス極 (+)D8

−ブザーのマイナス極 (−)GND

1回の接近 = 1回の短いビープ音

メモリ変数を使用することで、誰かが近くに留まっている間の連続的なビープ音を防ぎます。

フライト前チェック

回路全体の確認

USB電源を接続する前に、パス全体をトレースしてください。

UNO

✓センサーの電源を確認済み

✓センサーピンを確認済み

✓LEDの極性を確認済み

✓LED抵抗器が装着済み

✓ブザーの極性を確認済み

✓すべてのグランドが接続されています

配線中は電源を切ること配線変更の前にUSB電源を切断してください。

ソフトウェア・ラボ

PictoBloxラボへようこそ

まずはビジュアルブロックから：プログラムを入力せずに、ロジックを構築します。

PictoBlox • Stage Mode

BLOCKS

ステージモード

when green flag clicked

forever

read distance

01PictoBloxを開きます。
02「ブロックコーディング」と「Arduino Uno」を選択します。
03正しいCOMポートに接続します。
04「ステージモード」を選択します。
05指示が表示された場合は、必要なファームウェアをアップロードしてください。
06ステージモードの実行中は、Arduinoを接続したままにしてください。

インターフェースはイラストで表示されています。PictoBloxのブロック名は、バージョンや拡張機能によって異なる場合があります。

ブロックツールボックス

必要なPictoBloxブロックを探そう

機能を探し、お使いのバージョンで最も近いサポート済みラベルを選択してください。

イベント

when green flag clicked

制御

forever

if then

if then else

wait

演算

< less than

= equals

変数

create someoneNear

set someoneNear to 0

Arduino / 拡張

ultrasonic distance in cm

digital pin HIGH / LOW

play tone, if available

バージョン確認ブロックのラベルは異なる場合があります。ブロックを勝手に作成しないでください。トーンブロックが利用できない場合は、互換性のあるArduinoコードのバックアップか、ドキュメントに記載されているサポート済みの代替手段を使用してください。

メモリスイッチ

someoneNear 変数を作成する

この小さなメモリスイッチにより、アラートに知的な感覚が加わります。

someoneNear0

READY FOR A NEW APPROACH

0現在のアプローチではビープ音が鳴っていません。新しい訪問者がブザーを鳴らす可能性があります。

1このアプローチでは既にビープ音が鳴りました。LEDは点灯させたまま、音は出さないでください。

0→1→0訪問者が来る → 訪問者が留まる → 訪問者が去る

ブロックプログラム / メインメソッド

PictoBlox プログラムを構築する

視覚的なロジックをこの順序で配置してください。これらは意図された機能であり、正確なラベルは異なる場合があります。

when green flag clicked

set someoneNear to 0

set digital pin 13 output to LOW

forever

read ultrasonic distance: TRIG 9 / ECHO 10

if distance < 50 then

set digital pin 13 output to HIGH

if someoneNear = 0 then

set someoneNear to 1

play tone on pin 8: 1000 Hz / 0.3 s

else

set digital pin 13 output to LOW

set someoneNear to 0

wait 0.1 seconds

50cm未満LEDが点灯したままになります。

初回検知短いビープ音が1回鳴り、someoneNear が 1 になります。

離れていくLEDが消灯し、次回のアプローチに向けて 0 にリセットされます。

堅牢性を高めるヒントブロックでその条件が公開されている場合は、無効または欠落している読み取り値を「検知なし」として処理してください。

プログラマーのように考える

プログラムのロジックを理解する

光るパスを辿ってください。ループはチェックを停止しません。

スタート

↓

距離を読み取る

↓

距離は50cm未満か？

YES

LEDをオンにする

↓

すでに鳴ったか？

NO1回ブザーを鳴らす 1に設定

YES静止（待機）

LEDをオフにする 0に設定

↻ 永久に繰り返す

ミッションテスト

PictoBloxでアップロードしてテストする

アニメーションは期待される結果を示しており、実際のArduinoを読み取っているわけではありません。

シミュレーションモニター

> distance = 72 cmLED OFF • サイレント

> distance = 38 cmLED ON • ビープ音1回

> distance = 91 cmLED OFF • リセット

01Arduinoボードを確認してください。
02COMポートとファームウェアを確認してください。
03センサーとアクチュエータの接続を確認してください。
04PictoBloxプログラムを開始してください。
05手や物体をさまざまな距離に置いてテストしてください。

期待される結果50cmより遠い場合：消灯および無音。50cm以内の場合：LED点灯およびビープ音1回。離れた場合：消灯し、再び準備完了。

バックアップワークフロー

ブロックが見当たりませんか？問題ありません。

このArduino C++スケッチは、互換性のあるArduinoプログラミングワークフロー用のバックアップであり、PictoBloxのビジュアルブロックではありません。

arduino_backup.inoコードをコピー

一致するピンTRIG 9, ECHO 10, LED 13, buzzer 8.

距離の計算pulseInでエコー時間を読み取り、数式でセンチメートルに変換します。

メモリsomeoneNearは、物体が近くにある間にビープ音が繰り返されるのを防ぎます。

使用方法Arduino IDEなどの互換性のあるワークフローに切り替えてスケッチをアップロードし、テストしてください。

エンジニアのデバッグベイ

トラブルシューティング・エンジニア

症状を見つけ、最も単純な原因を確認し、再度テストしてください。

センサーブロックが見つかりません

Arduino Unoと正しい拡張機能を確認してください。使用しているPictoBloxのバージョンでサポートされているか確認し、必要に応じてバックアップを使用してください。

ブザーブロックが見つかりません

トーンまたはアクチュエータブロックを確認してください。デジタルHIGH/LOWが自動的に適切なトーンになるわけではありません。

LEDが点灯しません

極性、抵抗器、D13、およびGNDを確認してください。

ブザーが鳴りません

極性、D8、GND、および選択したプログラミング方法を確認してください。

↺

距離が不安定です

TRIG、ECHO、センサーの向き、電源、および接続の緩さを確認してください。

↺

プログラムが開始しません

ボードの選択、COMポート、USBケーブル、およびステージモードのファームウェアを確認してください。

ミッション完了

設計し、組み立て、プログラミングした。

それでは、あなたのスマートハウスがどのように訪問者の接近を検知するか説明してください。

アプローチ→測定→判断→アラート

✓家を組み立てた

✓センサーを設置した

✓LEDとブザーを接続した

✓ブロックを配置してテストした

✓バックアップコードを用意した

← → 矢印キーで操作してください