Arduinoに押しボタンをつなぐ方法：プルアップ、プルダウン、チャタリング対策

ボタンは、ユーザーの操作をArduinoのプロジェクトに取り込むためのいちばんシンプルな部品です。押すと2つの接点がつながり、離すと離れます。単純に見えますが、配線を間違えるとランダムな値を読んだり、1回押しただけで何回も数えたりします。このガイドでは、ボタンを正しくつないで読み取る方法を説明します。

4本足ボタンの内部

ブレッドボードでいちばんよく使う6×6 mmのタクトスイッチには4本の足がありますが、接続点は2つしかありません。向かい合う足のペアが内部ですでにつながっているからです。ボタンを押すと、この2つのペアがつながります。ボタンをブレッドボードの中央の溝をまたぐように置けば、それぞれのペアが別々の列に入り、正しい向きにしやすくなります。

プルアップ抵抗やプルダウン抵抗が必要な理由

ボタンが押されていないとき、Arduinoの入力ピンはどこにもつながっていません。これをフローティング状態の入力といいます。このようなピンは電気的なノイズを拾い、HIGHやLOWをランダムに読み取ります。解決策は、抵抗を通してピンを決まったレベルに引っ張っておくことです。

いちばん手軽な方法はpinMode(pin, INPUT_PULLUP)です。Arduinoに内蔵された約20〜50 kΩの抵抗が有効になり、ボタンをピンとGNDの間につなぐだけで済みます。違いはロジックが逆になることだけで、押すとLOWが読み取られます。

チャタリング対策：1回押しただけで何回も数えられるのはなぜ？

ボタンの金属接点が触れた瞬間、接点は数ミリ秒のあいだ振動し、回路が何度も開いたり閉じたりします。Arduinoは読み取りがとても速いので、1回の押下を3〜5回の押下として認識することがあります。これをチャタリング（接点のバウンス）といいます。ソフトウェアで解決するには、最後の変化から約50 msのあいだ、新しい変化を無視します。

1const int BUTTON_PIN = 2;   // buton pin ile GND arasında / button between pin and GND
2const int LED_PIN = 13;     // karttaki LED / onboard LED
3
4bool ledOn = false;
5int lastReading = HIGH;
6int stableState = HIGH;
7unsigned long lastChange = 0;
8
9void setup() {
10  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP); // dahili pull-up / internal pull-up
11  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
12}
13
14void loop() {
15  int reading = digitalRead(BUTTON_PIN);
16  if (reading != lastReading) lastChange = millis();   // değişti / changed
17  if (millis() - lastChange > 50 && reading != stableState) {
18    stableState = reading;                              // 50 ms kararlı / stable for 50 ms
19    if (stableState == LOW) {                           // basıldı / pressed
20      ledOn = !ledOn;                                   // LED'i değiştir / toggle LED
21      digitalWrite(LED_PIN, ledOn ? HIGH : LOW);
22    }
23  }
24  lastReading = reading;
25}

このコードは、ボタンを1回押すごとにLEDを1回切り替えます。押し続けても切り替わり続けることはありません。delay()ではなくmillis()を使っているので、ループが待ち状態にならず、同時にほかの処理もできます。

よくある失敗

• ボタンを間違った向きに差す：もともとつながっている足のペアを使うと、ボタンが常に押された状態として読み取られます。ボタンを90°回してください。
• 抵抗を使わない：プルアップやプルダウンがないと、読み取り値がランダムに変わります。
• INPUT_PULLUPでロジックを逆に考える：押したときに読み取られるのはHIGHではなくLOWです。条件はそれに合わせて書いてください。
• チャタリング対策に長いdelay()を使う：その間プログラムは何もできません。millis()でタイミングを取るほうが適しています。
• ESP32で34〜39番ピンを使う：これらのピンには内蔵プルアップがありません。外付けの抵抗を追加するか、別のピンを選んでください。

ボタンと抵抗をブレッドボードに正しく配置するにはブレッドボードとは？を、プルアップ抵抗の値を理解するには抵抗とは？を読んでみてください。