1. はじめに ― 前回の続き

前回の「Tinkercadで学ぶ電子工作入門③ タクトスイッチでLEDをON/OFFしてみる」では、タクトスイッチの仕組みを調べました。

4本の端子がどのようにつながっているのか、テスターで電圧を測りながら確認し、最後にスイッチを押すとLEDが点灯し、離すと消灯する回路を作りました。

まだ読んでいない方は、ぜひ前回の記事もご覧ください。

さて、このスイッチを何度も押したり離したりすれば、LEDを点滅させることもできます。しかし、ずっと手で操作するのは大変です。

そこで今回は、人間がスイッチで行っていたON/OFFを、マイコンとプログラムにやってもらいます。

今回もTinkercadを使って、まずはLEDを自動で点滅させてみましょう。

2. TinkercadにArduinoを配置する

今回はArduino Unoというボードを使います。（※TinkercadのコンポーネントのArduino Uno R3 です。）
最初は配線も抵抗とLEDも追加しません。
基板に最初から付いているLEDを使います。

3. ブロックで点滅させる

まずは、赤枠で囲んだ「コード」をクリックします。さらに、もう一つの赤枠で囲んだ「ブロック+文字」を選択してこのような画面構成にします。

初期状態のブロック（黄色の枠の部分）に以下を入力して、点滅動作を作ります。

13番ピンをON（高）にする
500ミリ秒待つ
13番ピンをOFF（低）にする
500ミリ秒待つ
繰り返す

これで「シミュレーションを開始」で実行します。そうするとまずUSBケーブルが接続されます。これが電源導入の動作で上記ブロックの処理が開始されます。

これだけでArduinoボードのLの横のオンボードLEDが自動的に点滅します。マイコン入門での最初に出てくる通称「Lチカ」という処理です。
前回のタクトスイッチでも、手で押したり離したりすれば同じことができます。
でも、この速さでずっと続けるのは大変ですね。
（いや、挑戦しなくていいですよ。）

4. 数字を変えてみる

500ミリ秒を1000ミリ秒に変更してみます。

点滅がゆっくりになりました。
回路は何も変更していません。
プログラムを変更するだけで、動作を変えられる。
ここが今回のポイントです。

5. ところで、Arduinoって何？

ここまで使ってきたArduino Unoについて、少し説明します。

Arduino Unoは、マイコンを搭載した開発用ボードです。（以下は私自身のかなり使い込んだ実機です。）

マイコンとは、プログラムに従って電気信号を読み取ったり、出力したりする小さなコンピューターです。

Arduino Unoには、マイコンのほかにUSB接続や電源、外部回路を接続するための端子などが用意されています。

Arduinoは、LEDやセンサー、モーターなどを使った電子工作や、アイデアを実際に動かして確かめる 試作（プロトタイプ）に向いています。世界中で、教育から研究開発、ものづくりまで幅広く利用されています。

今回使用した13番ピンは、基板上のLEDにも接続されています。そのため、外部に部品を接続しなくてもLEDの点滅を試すことができました。

なお、Tinkercadで使用しているArduino Uno R3は、現在では旧世代のモデルです。新しいUno R4なども登場していますが、LEDの点滅や基本的な入出力を学ぶには、R3でも十分です。

Tinkercadでは、このArduino Uno R3の動作をシミュレーションできるので、実物を購入しなくても基本的な実験のシミュレーションを始められます。

6. 今度は外付けのLEDも点滅させてみる

ここまでArduino Unoの基板上にあるLEDを点滅させてきました。
では、前回使ったブレッドボードとLEDを使って、同じことができるでしょうか。
今回はタクトスイッチの代わりに、Arduinoの13番ピンを使ってLEDをON/OFFします。

接続は次のようにします。
Arduino D13 → 抵抗 → LED → Arduino GND
前回と同じように、LEDには電流を制限する抵抗を入れます。また、LEDの向きにも注意します。
配線できたら、Arduinoだけの時と同じように点滅の間隔を確認して設定します。
（※この配線は一例です。ブレッドボード上ではいろいろな配線が出来ます。）

この状態でシミュレーションを開始で実行します。

どうでしょうか。
Arduinoの基板上のLEDだけでなく、ブレッドボードに取り付けたLEDも点滅します。
プログラム自体はArduino単体の時と同じです。
前回では、人がタクトスイッチを押したり離したりしてLEDをON/OFFしました。
今回は、その役割をArduinoにやってもらっています。
人がスイッチを操作していた回路から、プログラムで制御する回路へ。
これが今回試してみたかったことです。

7. おわりに ― 実物でも動かせる

今回はTinkercadを使って、Arduino UnoでLEDを自動点滅させてみました。

ここで、今回登場した用語を少し整理しておきます。

13番ピン（D13）：Arduinoの入出力端子の一つです。このような端子をGPIO（General Purpose Input/Output：汎用入出力）と呼び、プログラムから電気信号の入力や出力を制御できます。D13は基板上のLEDにも接続されています。
HIGHとLOW：デジタル信号の2つの状態です。今回の回路では、HIGHにするとLEDが点灯し、LOWにすると消灯しました。
プログラムの実行：TinkercadではArduinoの動作を画面上でシミュレーションしています。実物のArduinoでは、書き込まれたプログラムを基板上のマイコンが実行します。

実際のArduino Unoを使う場合は、一般的にArduino IDEという開発ソフトを使用してプログラムを書き込みます。

ただし、最初から実物を用意する必要はありません。Tinkercadなら、Arduinoのシミュレーションをすぐに始められます。まずはプログラムを変更したり、部品を追加したりして、いろいろ試してみてください。

実物のArduinoを動かしてみたくなったら、そのときに購入を考えても遅くありません。Arduinoの使い方や開発環境については、公式サイトをはじめ、多くの情報が公開されています。興味があれば、ぜひ調べてみてください。

今後も、Tinkercadを使ったArduinoのシミュレーションについて、面白い実験ができたら紹介していきたいと思います。

ありがとうございます。