今回は、子どもの自由研究に最適な「マイクロビットの拡張機能」について詳しく解説します。
マイクロビットは、小型で使いやすいプログラミング教育用のマイクロコントローラで、子どもたちの創造力を育むのに最適なツールです。
この記事では、マイクロビットの基本から拡張機能の詳細までを網羅し、具体的なプロジェクトアイデアもご紹介します。
マイクロビットとは？
マイクロビットは、イギリスのBBCが教育の一環として開発したプログラミング学習用のマイクロコントローラです。
約4cm x 5cmの小さな基板に、25個のLEDディスプレイ、2つのプッシュボタン、加速度センサー、コンパス、温度センサー、Bluetoothモジュールなどが内蔵されています。
これにより、子どもたちは簡単なプログラムを作成して、物理的な動作を実現できます。
基本機能
これらの機能を使うだけでも、さまざまなプロジェクトが可能ですが、拡張機能を追加することで、さらに多彩なプロジェクトに挑戦することができます。
マイクロビットの拡張機能一覧
センサー
センサーは、周囲の環境情報を取得し、それに基づいて動作を制御するために使用されます。
以下は、マイクロビットで利用可能な主要センサーです。
温度センサー
外部温度センサーを使用することで、より正確な温度測定が可能です。
例えば、DHT11やDHT22といった温湿度センサーは、温度と湿度の両方を測定できます。
湿度センサー
湿度センサーを使えば、土壌の湿度を測定し、植物の自動灌漑システムを作成することができます。
例えば、土壌湿度センサーは、農業プロジェクトやガーデニングプロジェクトに最適です。
光センサー
光センサーは、周囲の明るさを感知します。
LDR（光依存抵抗）を使うことで、夜間の自動照明や光に応じた自動ブラインド制御が可能です。
加速度センサー
内蔵の加速度センサーを利用することで、動きや傾きを感知することができます。
例えば、スポーツの動作解析や衝撃検知システムの開発に役立ちます。
サウンドセンサー
マイクロビットにマイクを接続することで、音を感知することができます。
これにより、音声制御のプロジェクトや騒音レベルのモニタリングが可能です。
モーター
モーターを使うことで、マイクロビットは物理的に動くデバイスになります。
以下は、代表的なモーターの拡張機能です。
サーボモーター
サーボモーターは、回転角度を精密に制御できるモーターです。
例えば、ロボットの関節や自動車のステアリングシステムに利用できます。
マイクロビットは、PWM（パルス幅変調）信号を使ってサーボモーターを制御します。
DCモーター
DCモーターは、連続回転が可能で、車輪やプロペラの駆動に適しています。
Hブリッジモジュールを使うことで、マイクロビットからDCモーターの回転方向と速度を制御できます。
通信モジュール
通信モジュールを使うことで、マイクロビットは他のデバイスやインターネットと接続することができます。
以下は、主要な通信モジュールの一覧です。
Bluetoothモジュール
マイクロビットにはBluetoothが内蔵されており、スマートフォンやタブレットと連携させることができます。
例えば、スマートフォンからのリモート制御やデータの送受信が可能です。
Wi-Fiモジュール
ESP8266やESP32といったWi-Fiモジュールを使うことで、マイクロビットをインターネットに接続できます。
これにより、IoT（モノのインターネット）プロジェクトを実現できます。
ディスプレイ
ディスプレイを追加することで、情報の表示がより見やすくなります。
以下は、代表的なディスプレイの拡張機能です。
OLEDディスプレイ
OLEDディスプレイは、高解像度でコンパクトなディスプレイです。
文字や画像を表示するのに適しており、I2C通信を使ってマイクロビットと接続できます。
LCDディスプレイ
LCDディスプレイは、より大きな表示エリアを持ち、複雑な情報やグラフィックスを表示するのに適しています。
I2CやSPI通信を利用して接続します。
オーディオ
オーディオ機能を追加することで、マイクロビットは音を出すことができます。
以下は、主要なオーディオの拡張機能です。
ブザー
ブザーは、簡単な音を出すためのデバイスで、アラームや通知音を作成できます。
マイクロビットのデジタルピンに接続して、プログラムで音を制御します。
スピーカー
スピーカーを使うことで、より高品質な音声を再生できます。
音楽再生や音声メッセージの再生に利用でき、外部アンプと組み合わせることも可能です。
自由研究のアイデア
では、これらの拡張機能を使った自由研究のアイデアをいくつか紹介します。
マイクロビットの拡張機能を使用する際には、スクラッチに接続する必要があります。接続方法については、以下の記事でくわしく説明しています。
気象ステーション
温度センサー、湿度センサー、光センサーを使って、自分だけの気象ステーションを作りましょう。
データを収集し、マイクロビットのディスプレイや外部ディスプレイに表示することで、環境の変化をリアルタイムでモニターできます。
データをグラフ化して、気象パターンを分析することもできます。
具体的なやり方は、総務省のHPから以下の公開資料をダウンロードできます。
- 受講者向けテキスト01（PDF 1MB）
- 受講者向けテキスト02（PDF 713KB）
- 受講者向けテキスト03（PDF 579KB）
- 受講者向けテキスト04（PDF 756KB）
- 受講者向けテキスト05（PDF 903KB）
ロボットアーム
サーボモーターを使って、物をつかんだり持ち上げたりできるロボットアームを作成しましょう。
プログラムで動きを制御し、特定のタスクを実行させることができます。
例えば、特定の物体を特定の位置に移動させるプログラムを作成し、自動化の基礎を学ぶことができます。
自動車プロジェクト
DCモーターとセンサーを組み合わせて、自動運転車を作成してみましょう。
障害物を避けるための超音波センサーや、ライン追跡のためのIRセンサーを使用して、さまざまな自動運転のシナリオを実現できます。
リモートコントロールや自律走行のプログラムを作成することで、ロボティクスの基礎を学べます。
スマートホーム
BluetoothモジュールやWi-Fiモジュールを使って、スマートフォンから家の照明や家電を制御するシステムを構築しましょう。
声やスマートフォンで操作できるようにすることで、便利で未来的なホームオートメーションを体験できます。
例えば、スマートフォンから電灯をオン/オフするプログラムや、センサーを使って自動的に電灯を制御するシステムを作成できます。
音楽プロジェクト
スピーカーやブザーを使って、音楽を再生するプロジェクトを作成しましょう。
簡単なメロディーから始めて、複雑な音楽作品をプログラムすることができます。
マイクロビットを楽器として使ったり、音楽とライトショーを組み合わせたりすることで、創造的な表現が可能です。
子どもの自由研究にぴったり！ マイクロビット拡張機能の完全ガイド まとめ
マイクロビットの拡張機能を活用することで、子どもたちの自由研究は無限の可能性を持つものになります。
センサー、モーター、通信モジュール、ディスプレイ、オーディオなど、多彩な拡張機能を組み合わせて、創造的で楽しいプロジェクトを作りましょう。
マイクロビットは、プログラミングの基礎を学ぶだけでなく、問題解決能力や創造力を育むのにも最適です。
ぜひ、お子さんと一緒にマイクロビットを使った自由研究に挑戦してみてください！
