Arduinoセンサーガイド：よく使われる12種類のセンサー
Arduinoでよく使われるセンサー：DHT11、DHT22、HC-SR04、LDR、PIR、MQ-2、NTC、炎センサー、土壌水分センサー、RFIDなど。何を測るのか、どう配線するのか、どこに注意すべきかを解説します。
センサーは、Arduinoが外の世界を感じ取るための部品です。センサーは測った物理量（温度、距離、光、ガス）を、Arduinoが読み取れる信号に変えます。このガイドでは、よく使われるセンサーとその役割、配線するときの注意点を紹介します。
センサーの出力の種類：アナログ、デジタル、通信方式
- アナログセンサー（LDR、ポテンショメーター、NTC、MQガスセンサー）は値を電圧で出力し、analogReadで0〜1023として読み取ります。
- デジタルセンサー（PIR、炎センサー、リードスイッチ）は「ある／ない」だけを伝え、digitalReadでHIGH/LOWとして読み取ります。
- 通信方式のセンサー（DHT22、BMP280、RC522）はI2C、SPI、または独自のプロトコルでデータを送ります。たいていライブラリが必要です。
温度・湿度センサー
| センサー | 測定対象 | 精度 | メモ |
|---|---|---|---|
| DHT11 | 温度＋湿度 | ±2 °C、±5% | 安い、1秒に1回測定 |
| DHT22 | 温度＋湿度 | ±0.5 °C、±2〜5% | より高精度で測定範囲が広い |
| NTCサーミスタ | 温度 | キャリブレーション次第 | アナログ、とても安い |
| DS18B20 | 温度 | ±0.5 °C | 防水タイプあり、1本の信号線 |
| BME280 | 温度＋湿度＋気圧 | ±1 °C、±3% | I2C、気象ステーションに最適 |
距離センサー：HC-SR04
HC-SR04は音波を出し、反響が戻ってくるまでの時間を測ります。測定範囲はおよそ2〜400 cmです。パーキングセンサー、障害物をよけるロボット、水位計などの基本になる部品です。5 Vで動作するので、ESP32やPicoで使うときはECHOピンに分圧回路を入れてください。
光センサー：LDR
LDR（フォトレジスタ）は、明るいところで抵抗値が下がる部品です。10 kΩの抵抗と組み合わせて分圧回路を作り、アナログピンで読み取ります。ナイトライト、自動ブラインド、レーザー警報機などのプロジェクトで使われます。正確な照度（ルクス）を測るなら、BH1750のようなI2Cセンサーが向いています。
人感センサー：PIR（HC-SR501）
PIRセンサーは、人の体が出す熱の変化を検知し、動きを見つけると出力をHIGHにします。2つのポテンショメーターで、感度（3〜7 m）と出力がオンのままになる時間を調整できます。電源を入れてから、約1分のウォームアップ時間が必要です。
ガスセンサーと炎センサー
| センサー | 検知するもの |
|---|---|
| MQ-2 | 煙、LPG、メタン、水素 |
| MQ-4 | メタン（天然ガス） |
| MQ-7 | 一酸化炭素 |
| MQ-135 | 空気の質（アンモニア、CO2などのガス） |
| 炎センサー | 炎が出す赤外線 |
そのほかによく使われるセンサー
- 土壌水分センサー：自動水やりのプロジェクトに。静電容量式は腐食しないので長持ちします。
- リードスイッチ：磁石が近づくと接点が閉じます。ドアや窓のセンサーに使われます。
- RC522 RFID：カードやキーホルダー型タグのIDを読み取ります。ドアロックや出席管理システムに使われます。電源は必ず3.3 Vから取ってください。
- 赤外線受信モジュール（VS1838B/TSOP）：テレビのリモコンの信号を読み取ります。
- ジョイスティック：ロボットやゲームのプロジェクトで使う、2軸のアナログ入力装置です。
- サウンドセンサー：手をたたくとランプがつく、といったプロジェクトで音の大きさを検知します。
センサーを選ぶときのポイント
- 動作電圧：センサーに必要なのは5 Vか3.3 Vか。ボードのロジックレベルに合っているか。
- 出力の種類：アナログ、デジタル、I2C/SPIのどれか。ボードに使えるピンが足りるか。
- 精度と測定範囲：測りたい値がセンサーの範囲に入っているか。
- ライブラリ：Arduino IDE用に、最新で広く使われているライブラリがあるか。
- 使用環境：湿気、水、ほこり、高温に強いモデルが必要か。
センサーの値を安定させる
アナログセンサーでは、小さなゆらぎはよくあることです。何回か読み取って平均や中央値をとる、しきい値にヒステリシス（オン用とオフ用に別々のしきい値）を使う、表示の更新を1秒に数回にとどめる。これだけで値がずっと安定して見えます。電池で動かすセンサープロジェクトでは、測定の間隔を長くすると電池が目に見えて長持ちします。目安は電池寿命計算ツールで確認できます。
よくある質問
Arduinoに最適な温度センサーはどれですか？
始めるならDHT11で十分です。より正確に測りたいならDHT22かDS18B20、気圧も測りたいならBME280を選びましょう。
1台のArduinoにセンサーはいくつつなげますか？
ピンの数とセンサーの種類によります。I2Cセンサーは同じ2本の線を共有できるので、数十個つなぐこともできます。アナログセンサーの場合、Unoには6本、Megaには16本のアナログ入力があります。
センサーの値がずっと変わり続けるのはなぜですか？
ノイズ、長い配線、電源のゆらぎが原因です。何回かの測定値を平均し、配線を短くして、センサーの電源に100 nFのコンデンサを追加してください。
5 VのセンサーをESP32につないでもいいですか？
センサー自体は5 Vで動かせますが、出力信号はESP32に入る前に3.3 Vまで下げる必要があります。分圧回路かレベル変換モジュールを使ってください。3.3 V対応版があるセンサーもあります。
アナログセンサーの値を実際の単位に変換するには？
まず読み取った値を電圧に変換し（値 × 5 / 1023）、次にセンサーのデータシートにある式で、温度、明るさ、ガス濃度などの実際の単位にします。キャリブレーションが必要なセンサーもあります。
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DHT11で温度と湿度を測定
部屋の温度は何度で、空気は湿っているでしょうか、それとも乾燥しているでしょうか？DHT11センサーが温度と湿度を測定し、Arduinoが2行のLCDディスプレイに値を表示して、数秒ごとに更新します。センサーに異常があればエラーメッセージが表示されます。自分だけの小さな気象観測装置を作る第一歩です。
HC-SR04で作る駐車センサー
車の駐車センサーを小さく再現します。物体が近づくほど、ビープ音の間隔が短くなります。距離センサーが前方の物体までの距離を測り、20センチメートルより遠ければ緑のLEDが点灯します。近づくと赤いLEDが点滅してブザーが鳴り、さらに近づくほど警告の間隔が短くなります。車が壁にぶつからずに駐車できる仕組みを、机の上で確かめられます。
LDRで作る常夜灯
暗くなると自動で点灯し、朝になると消灯する小さな常夜灯です。光センサーが部屋の明るさを測定し、Arduinoが十分に暗くなったらLEDを点灯させ、明るくなったら消灯させます。街灯が夕方になると自動で点灯する仕組みも理解できます。
人感センサーで動きを検出
誰かが部屋に入ると知らせる、シンプルな見張り役です。人感センサーが人体から放出される熱を捉え、Arduinoは動きがある間LEDを点灯させ、動きが止まると消灯させます。玄関先で自動点灯する照明や、警報システムの基本となる仕組みです。
ガスセンサーの使い方
キッチンのガス漏れに人より先に気づく小さな見張り役です。ガスセンサーは空気中のガスを常に監視します。異常がないときは緑色のLEDが点灯し、ガス濃度が一定の値を超えると赤色のLEDが点灯してブザーが鳴ります。家庭用ガス警報器の仕組みを実際に確かめられます。
炎センサーの使い方
キッチンや作業場で、人より先に火に気づく小さな見張り役です。炎センサーは火が放つ目に見えない光を検出します。異常がないときは緑色のLEDが点灯し、炎を検出すると赤色のLEDが点灯してブザーが鳴ります。このシンプルな回路で火災感知器の基本的な仕組みを学べますが、実際の感知器の代わりにはなりません。
スマート水やりステーション
旅行中も植物が枯れないよう、自動で水やりをするシステムです。土壌水分センサーで土の湿り具合を測定し、乾燥するとArduinoが給水ポンプを数秒間動かして、青いライトを点灯させます。水分が適切なときは緑のライトが点灯します。土がひどく乾燥すると、赤いライトが点滅し、ブザーが鳴って知らせます。
RFIDの値の読み取り
建物のキーフォブや入館カードには、見えない識別番号が保存されています。このプロジェクトでは、その番号を読み取ります。カードをRFIDリーダーに近づけると、Arduinoがカードの番号をコンピューターの画面に表示します。カード式のドアや錠のプロジェクトで、どのカードに解錠を許可するかを決めるための第一歩です。