Arduinoのプロジェクトが動かない？10分でできるトラブルシューティングの手順

Arduinoのプロジェクトが動かないときは、手当たり次第に配線を抜いて故障箇所を探すのはやめましょう。外側から内側へ進みます。まず電源（ボードの電源は入っているか？）、次に書き込み（コードは本当にボードに届いたか？）、次に配線（GNDは共通か、各線は正しいピンにあるか？）、次に部品の向きと値（LEDが逆向きではないか、抵抗は正しいか？）、次にコード（ピン番号とロジック）、最後にセンサーと環境（明るさ、距離、電源電圧）です。層ごとに1つずつテストし、一度に変えるのは1か所だけにします。この順番に従えば、ほとんどの故障は10分以内に見つかります。よくある間違いは外側の層にあり、そこがいちばん手軽に確認できるからです。

この記事では、個々のエラーメッセージを並べるのではなく、トラブルシューティングの方法を紹介します。まずこの方法の2つのルールを説明し、次に各層の症状、1分テスト、考えられる原因をまとめたフロー表を示します。そのあと、Blinkとシリアルモニタで回路を切り分ける短いテスト用スケッチ、テスターでの4つのチェック（テスターがない場合のLEDとシリアルモニタでの代わりの方法も）、BlueGraysの無料プロジェクトでの故障をステップごとに診断する例、症状別のクイックリファレンス表、授業で使える8項目のトラブルシューティングのチェックリストを紹介します。

トラブルシューティングの2つのルール：外側から内側へ、変えるのは1か所

外側から内側へ進む理由は単純で、内側の層は外側の層に依存しているからです。ボードに電源が来ていなければコードが正しいかどうかは関係なく、コードがボードに届いていなければ配線を直しても何も変わりません。外側の層は確認もいちばん速くできます。電源LEDを見るのは5秒、書き込みのメッセージを読むのは10秒ですが、コードのロジックの誤りを見つけるには何分もかかることがあります。2つ目のルールは、変えるのは1か所というルールです。配線、抵抗、コードのしきい値を一度に全部変えると、プロジェクトが動き出しても何が効いたのかわかりません。動かなければ、新たな故障を増やしてしまったかもしれません。1か所変えてテストし、結果を書き留めてから次に進みましょう。

• 症状を1文で書く：「LDRを手で覆うとLEDが点くはずなのに、まったく点かない」。「動かない」は症状ではありません。期待したことと実際に起きたことを分けて書くと、確認すべき層が見えてくることがよくあります。
• 配線中はUSBを抜く：接続を変えている間もボードに電源が入っていると、うっかり触れたときにショートの原因になります。変更して目で確認してから、もう一度挿します。
• 動作確認済みの部品に交換する：怪しいLED、線、センサーを、動くとわかっているものに交換するのは、テスターなしでできるいちばん確実なテストです。
• メモを取る：「線を7から8に移した、変化なし」のような短いメモがあれば同じテストを繰り返さずに済み、フォーラムで質問したり先生に聞いたりするときのまとめにもそのまま使えます。
• 単純にする：プロジェクトが大きいなら、モジュールを1つずつ外します。まずボードだけ、次にボードと出力部分、次に入力部分です。どの部分を加えたときにおかしくなるかで、故障箇所がわかります。

10分でできるトラブルシューティングのフロー表

次の表を上から下へ読み、今のテストに合格するまで次の層に進まないでください。各テストは約1分なので、6つの層すべてが6〜10分で終わります。ほとんどのテストは、目とボードのLED、Arduino IDEのシリアルモニタで十分です。テスターがあれば速く進みますが、必須ではありません。「考えられる原因」の列には、テストに失敗したときに最初に見るべき場所を、だいたい起こりやすい順に並べています。

第1・2層：電源と書き込み

Arduino Unoでは、この2つの層の最初の手がかりを2つのLEDが教えてくれます。ONのLEDはボードに電源が入っていることを示します。消えているなら、まずUSBケーブルを替えてください。充電専用でデータを通さないケーブルもあるからです。ONが点いているのに、挿したときにパソコンのUSBの接続音が途切れたり、LEDがちらついたりするなら、回路のどこかでショートしているかもしれません。USBを抜いて5VとGNDの線をたどり、逆向きに挿したモジュールや、2本のラインをまたいでしまった線を探します。熱くなる部品は常に深刻なサインです。取り外すまでボードに電源を入れないでください。モーター、サーボ、リレーを使う場合、USBでは電流が足りないことがあります。その場合の症状はふつう「何も動かない」ではなく、不規則なリセットや細かい震えです。電池やACアダプターの選択肢については「Arduinoを電池で動かす方法」をご覧ください。

書き込みの層で答える問いは1つだけです。ボード上のコードは、画面に見えているコードと同じでしょうか？書き込みが終わると、Arduino IDEは下部の出力エリアにそう表示します。赤い行があれば、コードはボードに届いておらず、ボードは前のプログラムを動かし続けています。修正が効かなかったと思い込んでしまうので、これは厄介です。avrdude、ポート、ドライバのエラーについては「Arduinoに書き込めないとき」で各メッセージを説明しています。コンパイルの段階でつまずいているなら「Arduinoのコンパイルエラー」をご覧ください。簡単な確認テストもあります。コード内の待ち時間を100から1000に変えて書き込みます。LEDの点滅のリズムが変わらなければ、問題は書き込みの層にあります。ESP32のボードの中には、書き込み中にBOOTボタンを押し続ける必要があるものもあります。Raspberry Pi Picoでは、Thonnyの右下でMicroPythonのインタプリタが選ばれているか確認してください。

第3層：配線、GND、ピン

ボードに電源が入り、コードも書き込めたら、次は配線の番です。いちばん多い間違いは、共通GNDを忘れることと、ブレッドボードの読み違いの2つです。センサーやモジュールに専用の電源があっても、そのGNDはArduinoのGNDにつなぐ必要があります。そうしないと信号の電圧に基準がありません。ブレッドボードでは中央の溝が左右を分けていて、長いブレッドボードでは縁に沿った電源ラインが中央で分かれていることがあります。ラインの片側に5Vを入れ、反対側の部品にも電源が来ていると思い込むのは非常によくある間違いです。この層でいちばんよい方法は、図との1対1の照合です。すべての線を両端とも数え、図上の対応する線を指でさします。デジタル2とアナログA2の取り違え、5VとVINの混同、1行ずれた線がすぐに見つかります。回路図の記号になじみがなければ、「回路図の読み方」でブレッドボードに移す方法をステップごとに説明しています。

第4層：部品の向きと値

配線が正しいのにまだ部品が反応しないなら、部品そのものを見ます。LEDの長い足（アノード）は抵抗を通してピンへ、短い足（カソード）はGNDへつなぎます。逆向きのLEDはふつう壊れず、点かないだけです。いちばん取り違えやすい部品は抵抗です。220 Ωは赤・赤・茶、10 kΩは茶・黒・橙の帯です。LEDの横に10 kΩを入れると、気づかないほどかすかにしか光りません。LDRやボタンの横に220 Ωを入れると、読み取り値が意味をなさなくなります。帯は「抵抗のカラーコード」ツールで読め、LEDに合う値は「LED抵抗計算ツール」で求められます。4本足の押しボタンを90度回して挿すと、常に押されている、または一度も押されていないと読み取られます。モジュールのVCC、GND、信号の並びはメーカーによって違うので、ネット上の写真ではなく、ボード自体に書かれたピンのラベルを読んでください。トランジスタやレギュレーターのような3本足の部品も、型番によってピンの並びが違います。

第5層：コード（ピン番号とロジック）

ハードウェアに問題がなければ、コードが回路と同じことを言っているか確認します。1つ目の確認はピン番号です。LEDが物理的には8番にあるのに、コードがdigitalWrite(9, HIGH)なら、すべて完璧に見えても何も起きません。2つ目の確認はpinModeです。setup()にpinMode(pin, OUTPUT)がないと、digitalWrite(pin, HIGH)はピンを出力にせず、内部プルアップ抵抗を有効にするだけなので、LEDはとても暗く光ります。抵抗を除けば、これが「LEDが暗い」いちばん多い原因です。3つ目の確認はロジックです。if (value = 100)と書くと何も比較されず、変数に100が代入されて条件が常に真になります。正しくは==です。しきい値と待ち時間もこの層に含まれます。周囲の環境に合わないしきい値では、センサーが完璧に動いていても何も反応しません。ライブラリを使うプロジェクトでは、正しいライブラリがインストールされているかも確認しましょう。詳しくは「Arduinoにライブラリを追加する方法」をご覧ください。

第6層：センサーと環境

最後の層は、回路とコードが正しくても結果を狂わせる外部の条件です。LDRの値は部屋の明るさで変わります。昼間に窓際で動いたしきい値が、夜に照明の下では働かないことがあります。HC-SR04は布のような柔らかい面からはエコーが返らず、2 cmより近くは測れません。MQシリーズのガスセンサーは、測定前に数分のウォームアップが必要です。DHT11は1秒に1回より頻繁に読むとエラーを返します。ESP32とRaspberry Pi Picoのピンは3.3 Vで動作します。5 Vを出力するセンサーを直接つなぐと、読み取りがおかしくなったり、ピンが壊れたりすることがあります。長い配線、モーターからのノイズ、フローティング状態の入力も値が飛ぶ原因です。この層でいちばん役立つ道具はシリアルモニタです。センサーの生の値を見ながら、わざと条件を変えてみましょう。I2Cのディスプレイやセンサーがまったく応答しない場合は、「I2Cとは？」のスキャナーのスケッチでアドレスを確認できます。

切り分け：Blinkでボードを、シリアルモニタで各ステップを確認する

層をすばやく確認するいちばん速い方法は、回路とコードを部分に分けることです。1つ目の部分はボード自体です。何もつながずに、ボード上のL LEDを点滅させるコードを書き込みます。Lが点滅すれば、電源、書き込み、ボードは問題なく、ここからはボードの外に問題を探します。2つ目の部分は出力で、同じコードで外付けのLEDを点滅させます。3つ目の部分は入力で、センサーの値をシリアルモニタに表示します。次のスケッチは3つすべてを行い、各ステップで番号つきのチェックポイントをシリアルモニタに表示します。外付けのLEDを220 Ωの抵抗を通して9番ピンに、テストするアナログセンサーの信号をA0につなぎ、シリアルモニタを9600ボー（baud）に設定してください。

1const int LED_PIN = 9;       // Harici LED pini / External LED pin
2const int SENSOR_PIN = A0;   // Analog sensör pini / Analog sensor pin
3
4void setup() {
5  Serial.begin(9600);                  // Seri monitör de 9600 olmalı / Serial Monitor must be 9600 too
6  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);        // Karttaki L ışığı / On-board L LED
7  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);            // Harici LED çıkış / External LED as output
8  Serial.println("1) setup bitti");    // Kontrol noktası 1 / Checkpoint 1
9}
10
11void loop() {
12  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);     // Kart canlı mı? / Is the board alive?
13  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);         // Harici LED açık / External LED on
14  Serial.println("2) LED acik");       // Kontrol noktası 2 / Checkpoint 2
15  delay(500);
16
17  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
18  digitalWrite(LED_PIN, LOW);          // Harici LED kapalı / External LED off
19  Serial.println("3) LED kapali");     // Kontrol noktası 3 / Checkpoint 3
20  delay(500);
21
22  int value = analogRead(SENSOR_PIN);  // 0-1023 arası okuma / Reading from 0 to 1023
23  Serial.print("4) A0 = ");
24  Serial.println(value);               // Sensör değeri / Sensor value
25}

このスケッチの本当の強みはチェックポイントです。自分のプロジェクトでも同じ方法を使いましょう。setup()の最後と、loop()の重要なステップのあとに、「ボタンが押された」「しきい値を超えた」のような短いSerial.println()を追加します。シリアルモニタに最後に表示されたメッセージが、プログラムが止まった場所を教えてくれます。ある条件がなぜ一度も成立しないのかを調べるには、条件の直前で比較する値を表示します。「value < 50」が一度も真にならないなら、値が50を下回らないことがその場でわかります。大きなプロジェクトでも同じ考え方で、コードの一部を一時的にコメントアウトし、部分ごとにテストします。ボーレート、改行コード、プロッタといったシリアルモニタの設定については「シリアルモニタの使い方」をご覧ください。

テスターでの4つのチェック（ない場合はLEDとシリアルモニタで）

テスターがあると、トラブルシューティングが推測から測定に変わります。たった4つの測定で、Arduinoの故障のほとんどをカバーできます。測る前に、テスターを正しいモードにしてください。電圧はDC V、配線や行の確認はブザー（導通）、抵抗はΩです。導通と抵抗のチェックは、必ずUSBを抜いた状態で行います。テスターがなければ、最後の列の方法で、同じ問いにより大まかですが十分な答えが得られます。テスターのレンジや、テスト棒をどの差し込み口に挿すかは、「テスターの使い方」で写真つきで説明しています。

実例：「LDRで作る常夜灯」プロジェクトでLEDが点かない

この方法を、BlueGraysの無料プロジェクトLDRで作る常夜灯で試してみましょう。回路では、LDRの片端が5Vに、もう片端がA0につながっています。A0とGNDの間には10 kΩの抵抗があり、この2つで分圧回路を作っています。LEDは330 Ωの抵抗を通して13番ピンにつながっています。コードはA0を読み、値が50未満なら部屋が暗いとみなしてLEDを点灯します。症状は「LDRを手で覆っても、LEDがまったく点かない」です。手当たり次第に線を差し替える代わりに、層を順番に確認していきましょう。

1. 電源：ONのLEDは点いていて、熱いものはありません。次へ進みます。
2. 書き込み：書き込みはエラーなく終わりました。念のため、コード内の50を一時的に2000に変えて書き込みます。analogReadが返す値は最大1023なので、条件は常に真になり、LEDは点きっぱなしになるはずです。
3. 配線とL LED：13番ピンはボード上のL LEDにもつながっています。しきい値2000でLは点くのに外付けのLEDが点かないなら、コードは動いていて、問題はLEDの経路にあります。LEDの長い足は330 Ωを通して13番へ、短い足はGNDへつながっていますか？
4. 部品の向きと値：LEDは逆向きではありませんが、横にあるのが330 Ωではなく10 kΩなら、光がかすかすぎて気づきません。2本の抵抗は色で見分けます。
5. コードとセンサー：しきい値2000で外付けのLEDが点くなら、50に戻します。次に実際の値を見るため、同じ回路にLDRで光の強さを測定プロジェクトのコードを書き込みます。同じLDRの配線を使い、0.5秒ごとにA0の値をシリアルモニタに表示します。
6. 値を読む：覆っていないときは600前後、手で覆うと120前後だったとします。値が50を下回ることはないので、LEDは一度も点きません。常夜灯のコードに戻り、しきい値を200から300の間に上げます。
7. 逆の動作を見抜く：覆ったときに値が下がらずに上がるなら、LDRと10 kΩの位置が入れ替わっています。手を動かしていないのに値がでたらめに飛ぶなら、A0の線が、LDRと抵抗が合流する行にしっかり挿さっていません。

この例で故障を見つけたのは、新しい知識ではなく順番でした。まずLED自体が点くことを確かめ、次にセンサーが実際に何を読んでいるかを見たのです。アプリでは、このプロジェクトの「コードを理解」タブの「困ったときは」に、これらの症状のうち5つが症状と解決策の組み合わせとして載っています。暗くなっても外付けのLEDがまったく点かない、LEDが明るいところで点いて暗いところで消える、手で覆っても点かない、点きっぱなしかちらつく、書き込みエラー、の5つです。プロジェクトの「トラブルシューティング」には、電源から始まり、書き込み、ピン番号、ブレッドボード、ジャンパーワイヤー、GND、LED、抵抗と進む、一般的な10ステップのチェックリストがあります。お気づきかもしれませんが、この順番はこの記事の冒頭で紹介した層とほぼ同じです。

アプリのヘルプ：プロジェクトが動かないときに見る場所

• 「トラブルシューティング」：プロジェクトページにある、「プロジェクトが動作しない場合は、以下のステップを確認してください。」で始まる順序立てたチェックリストです。170以上のプロジェクトにあり、プレミアムで利用できます。無料プロジェクトでも、このセクションはプレミアムで表示されます。何が壊れているのかまったく見当がつかないときは、ここを最初から最後までたどりましょう。
• 「コードを理解」>「困ったときは」：そのプロジェクトのコードと回路に特有の、症状と解決策の組み合わせです。無料プロジェクトでは誰でも、プレミアムプロジェクトではプレミアムで利用できます。症状を1文で書けるなら、まずここを見てください。このセクション全体については「「コードを理解」のガイド」の記事で説明しています。
• 「一緒に作りましょう」のステップに戻る：ガイドモードで「2．回路を組む」に戻り、ボードのUSBケーブルを抜いた状態で回路を一から組み直します。「3．コードを書き込む」では、Arduino IDEの「ツール」メニューでボードとポートをもう一度確認します。このモードは、どのステップにいたかを覚えています。使い方は「スマホで初めてのArduinoプロジェクトを作る」で説明しています。
• 回路図を拡大する：「回路図」をピンチで拡大し、自分の配線を接続ごとに照らし合わせます。必要なら「ギャラリーに保存」で保存し、確認した線に印をつけましょう。第3層の故障のほとんどはこれで見つかります。
• フォーラムで的確に質問する：ここまで全部試してもまだ動かないなら、「学ぶ」 › 「フォーラム」の「質問」カテゴリーでトピックを立てましょう。ボード、コード全体、接続、期待した動作と実際の動作、確認済みの層を書き、回路のはっきりした写真を添えます。書き方は「Arduinoのフォーラムでの質問のしかた」にあります。

症状別クイックリファレンス

先生向け：8項目のトラブルシューティングのチェックリスト

24人のクラスで8つのグループが同時に回路を組んでいて、最初の15分で6つのグループが「動きません」と手を挙げたとします。次のチェックリストをすべてのグループの机に置き、最初にルールを決めましょう。手を挙げる前にカードを上から下までたどり、どの項目でつまずいたか、何を変えたかを裏に書く、というルールです。これで先生の時間に余裕ができ、生徒には問題解決の習慣が身につきます。トラブルシューティングのメモは、評価に使える過程の記録にもなります。大人数のクラスでのグループの組み方は「大人数のクラスでArduinoを教える」を、過程の評価については「Arduinoプロジェクト評価のルーブリック」をご覧ください。

1. 症状：何を期待し、何が起きているか？1文で書く。
2. 電源：ONのLEDは点いているか？USBを抜いて、熱い部品はないか？
3. 書き込み：書き込みはエラーなく終わったか？「ツール」メニューのボードとポートは正しいか？
4. ボード：Blinkを書き込んだあと、ボード上のL LEDは点滅するか？
5. 配線：図を拡大し、すべての線を両端で数える。GNDは共通か、線は正しいピンと正しい行にあるか？
6. 部品：LEDの長い足はピン側か？抵抗の帯は部品リストの値と合っているか？モジュールのVCCとGNDは正しいか？
7. コード：コード内のピン番号は回路と合っているか？チェックポイントをシリアルモニタに表示すると、最後に出るのはどれか？
8. センサーと次のステップ：シリアルモニタのセンサーの値は妥当か、条件を変えると値も変わるか？それでも解決しなければ、「困ったときは」と「トラブルシューティング」を確認してから先生を呼ぶ。一度に変えるのは1か所だけにし、メモを取る。

トラブルシューティングはスキルで、故障に出会うたびに速くなります。最初のプロジェクトで20分かかった原因探しが、5つ目のプロジェクトでは3分に縮まります。症状から層の見当がつくようになるからです。次にプロジェクトが動かないときは、線を抜く前にこの手順を開き、上から順に進めてください。この記事の常夜灯のような小さなプロジェクトは練習に最適です。BlueGraysアプリでは、60件の無料プロジェクトのそれぞれに回路図、コード、「コードを理解」のセクションがついているので、次の故障のときには、どこを見ればよいかもうわかっているはずです。