Raspberry Piの醍醐味、それはパソコンなのにセンサーが組み込めてしまうことです！
ラズパイを使ってみたはいいけど、どんなセンサーがあるのか分からない。。
そんなあなたに、センサーの一覧が分かる記事を作ってみました。
工作のお供になれば幸いです。
目次
一覧リスト
今回紹介するセンサーの一覧です。
大枠ごとに色分けしています。
環境センサー
- 温度センサー
- 温湿度センサー
- 気圧センサー
- 温度・湿度・気圧センサー
- 地磁気センサー
- 加速度・ジャイロセンサー
- GPSモジュール
- マイクモジュール
- 土壌湿度センサー
- 水位センサー
- ガスセンサー
- CO2センサー
光センサー
- CdSセル
- 照度センサー
- カラーセンサー
- 紫外線センサー
- フォトリフレクター
人感センサー
- 焦電型赤外線センサー
- レーダー型人感センサー
距離センサー
- 超音波センサー
- 赤外線距離センサー
- レーダー距離センサー
- Lidar
インタラクティブセンサー
- ジェスチャーセンサー
- タッチセンサー
- 圧力センサー
- 曲げセンサー
- 重量センサー
- リードスイッチ
- RFID
生体計測センサー
- 心拍センサー
- パルスオキシメーター
- 非接触温度センサー
- 筋電センサー
- 心電図センサー
- 指紋センサー
環境センサー
温度センサー
この温度センサーはアナログタイプで、安価な温度センサーです。
秋月電子通商で60円で購入することができます。
- 安価 60円で購入できる
- 測定範囲が広い -30～100℃
- 誤差が少し大きい ±4℃
- アナログセンサー
購入リンク＞秋月電子通商
温湿度センサー
DHT11
温度＋湿度を測定できるセンサーです。
温湿度センサーDHT11は、良く様々なプロジェクトに使われている印象です。
- 安価 一つ300円程度
- 使用例が多数→ググれば沢山出てくる
- 温度：0~50℃ 湿度：20~90%
- 誤差（温度：±2℃ 湿度：±5%）
- 測定分解能（温度：1℃ 湿度：1%）
- シリアル通信
SHT31搭載温湿度モジュール
２つ目に紹介する温湿度センサーはより高精度なセンサーです。
- 高精度
- 少し高い 900円
- 温度：-40℃~+125℃ 湿度：0%~100%
- 誤差（温度：±0.3℃ 湿度：±2%）
- 測定分解能（温度：0.015℃℃ 湿度：0.01%）
- I2C通信
購入リンク＞秋月電子通商
気圧センサー
気圧を測ることによって、天気のある程度の予測をすることができます。
また、低気圧かどうかでその日の調子も変わる人にはお勧めしたい一品です。
また、登山の際に大体の高度の目安になります。
- 安価 一つ250円程度
- 測定範囲：300~1100hPa
- 誤差：±0.12hPa(700~1050hPa)
- I2C通信
温度・湿度・気圧センサー
温度と湿度と気圧の全てを一つのセンサーで測れてしまう高機能なセンサーです。
とりあえず迷ったらこれを買っておくのが良いと思います。
使用例なども多く、参考になるサイトも多いです。
- 高機能・高精度
- 使用例多数→ググれば沢山出てくる
- 測定範囲（温度：-40~85℃ 湿度：0~100% 気圧：300~1100hPa）
- 誤差（温度：±0.5℃～±1℃ 湿度：±3% 気圧：±1hPa）
- 分解能（温度：0.01℃ 湿度：0.008% 気圧：0.18Pa）
- I2C通信/SPI通信
地磁気センサー
ラズパイでコンパスを作りたい時や、ドローンなどで方位を知る際に必要なセンサーです。
- 1~2°の方位精度
- 最大出力レート200Hz
- I2C通信
加速度センサー・ジャイロセンサー
加速度センサー・ジャイロセンサーは物体の移動や回転を検出するためのセンサーです。
加速度から得られる情報は沢山あります。
加速度を積分すると速度になり、速度を積分すると距離になります。
そのため、非常に応用が利くセンサーとなっており、様々なプロジェクトに利用されています。
- 安価 350円程度
- 加速度と角速度を測定
- I2C通信
GPSモジュール
ラズパイでGPS信号を受け取るためのモジュールです。
日本の衛星測位システムである「みちびき」に対応しているものがおすすめです。
- みちびき対応
- 測定誤差：1m程度
- シリアル通信
購入リンク＞秋月電子通商
他にも、みちびき対応ではありませんが、安価にGPSモジュールを購入することができます。
マイクモジュール
周囲の音を測定するのに用います。
ラズパイの場合、USB接続のマイクなどを繋げることもできますが、マイクモジュールの方がよりコンパクトに接続することができます。
しかし、やはりラズパイの作例ではUSBマイクで音を測定することが多いので、USBマイクの方が情報量が多いです。
こちらの商品が私も実際にラズパイで使っているマイクです。
土壌湿度センサー
水やりの自動化プロジェクトに良く使用されているセンサーです。
農業の自動化など、夢が広がりますよね。
- 安価 一つ200円弱程度
- 使用例多数→ググれば出てくる
- デジタル/アナログ出力対応
- アナログ出力を利用する時は別途A/Dコンバーターが必要
水位センサー
センサーが触れている水の深さが分かるセンサーです。
お風呂の水位などを測定して、ある水位になったらお知らせしてくれるシステムなどの応用が感がられます。
Groveなので、別途Groveモジュールなどが必要です。
購入リンク＞スイッチサイエンス
ガスセンサー
ガスには多くの種類があります。
それぞれのガスに適したセンサーがあり、MQシリーズが有名です。
- MQ-2：LPG、プロパン、水素
- MQ-3：アルコール
- MQ-4：メタンガス
- MQ-5：LPG、天然ガス、石炭ガス
- MQ-6：LPG（液化石油ガス）
- MQ-7：一酸化炭素
- MQ-8：水素
- MQ-9：一酸化炭素、石炭ガス、液化天然ガス
私は以前、MQ-3のアルコールセンサーを使って飲酒運転防止システムを作りました。]
CO2センサー
CO2センサーは精度が悪いものが多く、選ぶのが難しいセンサーです。
そのため、精度が良いセンサーを利用したい場合、割とな金額を出す必要があります。
購入リンク＞スイッチサイエンス
光センサー
CdSセル
光センサーの入門として安価なCdSセルがおすすめです。
光で抵抗が変わる素子で、明るさを検出できるセンサーです。
沢山の光センサーが必要なプロジェクトを作るときに安価なのでおすすめです。
照度センサー
先ほどのCdSセルで大体の明るさは分かりますが、より高精度に何ルクスか測定する必要がある際に便利なセンサーです。
- 感度と分解能を調整可能
- I2C通信
商品リンク＞スイッチサイエンス
カラーセンサー
色のデータを取得することができるセンサーです。
カラーセンサは他に「色センサ」、「色識別センサ」、「色判別センサ」、「デジタルカラーセンサ」などとも呼ばれることがあります。
色の成分を「R：赤」、「G：緑」、「B：青」で取得することができます。
このセンサーで色を読み取るだけで楽しいですし、工場での自動識別などにも応用できそうです。
- やっぱり色を測れるのは楽しい！
- 以外に安価 700円程度
- 広い範囲の光を検出可能（0.005Lx～40kLx）
- I2C通信
紫外線センサー
お肌の大敵、紫外線。
それは目には見えないですが、油断大敵です。
そんな紫外線を”見えるか”できるセンサーが紫外線センサーです。
- UVスペクトル感知範囲：320~410nm（波長）
- I2C通信
商品リンク：スイッチサイエンス
フォトリフレクター
フォトリフレクターの一番の用途として、ライントレース用のセンサーです。
フォトリフレクターは、２つのLEDから構成されており、１つ目は赤外線LEDで赤外線を放射します。２つ目はフォトトランジスタで、反射された赤外線を受光します。
色によって赤外線の吸収率が違うので、白と黒を判別することができます。
ライントレース用にモジュール化されているものもあります。
人感センサー
焦電型赤外線センサー
このセンサーは街中で至る所に設置されています。
トイレ、学校の食堂、家の夜の玄関照明など、
人が来ると動作するシステムを簡単に作ることができます。
- 安価 200円以下
- 人体から出る赤外線を検出（動物も）
- 検出範囲：約７m
- 一定時間オンなど時間設定可能
- 検知角度：120°
レーダー型人感センサー
先ほどの赤外線の人感センサーとは違い、「電波を放射して移動を検知」するセンサーです。
基板から放射された電波が移動体にあたると、ドップラー効果により周波数が変化します。
それを利用して、人の移動を検知します。
- 非常に安価 120円程度
- ドップラーレーダー技術により人体の移動を検知
- 広い動作電圧範囲：4~28VDC
- 検出範囲：約７m
- 検知角度：120°
- 壁などもすり抜けて検知可能（材質による）
距離センサー
超音波センサー
「超音波」を使って距離を測定するセンサーです。
コウモリは目が見えませんが、暗闇でも獲物を見つけたり、障害物にぶつからずに飛べるのは、超音波を利用しているからです。
超音波をセンサーから放射し、物体にあたって跳ね返ってくるまでの時間を計測します。
- 安価 一つ200円程度
- 作例が多い→ググれば沢山出てくる
- 見た目がかわいい（眼みたい）←重要
- 測定範囲：2~400cm
- 測定分解能：0.3mm
- 指向性：15°
このブログでも、超音波センサーを使って様々な作品を作っています。
やはり、見た目がかわいくて眼みたいなので、ロボットの目として距離を測る用途として利用されていることが多い印象です。
赤外線距離センサー
「赤外線」を使って距離を測定するセンサーです。
三角測量方式で距離を測定します。放射したビームが跳ね返ってくる時に、反射角を割り出して、対象物との距離を計算します。
- シャープ製
- 超音波式より高精度
- 測定範囲：10~80cm
- 複雑な対象物にも対応
超音波センサーは測定範囲が大きいことがメリット、赤外線センサーは精度が高いことがメリットという感じです。
レーダー距離センサー
Raspberry Piで使える「レーダー」があります。
レーダーは電波を放射し、跳ね返ってくる電波を検出し、物体の形状や距離を計算します。
レーダーの技術は様々な領域（主に軍事技術）で利用されており、気象レーダーなどは生活に密着したものになっています。
そんなレーダー技術をラズパイで使えるセンサーがこちらになります。
商品リンク＞スイッチサイエンス
- 少しお高い 5000円程度
- 高機能：距離・速度・材料・物体追跡など
- 60GHzの電波
- 測定範囲：～200cm
- SPI通信
Lidar
Lidarは、「レーザー光」を使って距離を測定するセンサーです。
最近、自動運転などに搭載されるセンサーで度々話題になるセンサーです。
SLAMという自己位置推定技術と合わせて使用されるセンサーです。
360°回転するモーターとの組み合わせにより、２次元の空間マップを作ることが可能となります。
- 360°LIDAR → 空間マップを作ることが可能
- 測距距離：12m
- スキャン頻度：5.5Hz
- シリアル通信
SLAMに安価で挑戦したい方におすすめです。
インタラクティブセンサー
ジェスチャーセンサー
手をセンサーの前で動かすことで、どの方向に動かしたかなどを判別できるセンサーです。
このセンサーを使えば、手を動かすと魔法みたいに操作することができます。
- 9つのジェスチャーを識別（上/下/左/右/プッシュ/プル/ CW / CCW /ウェーブ）
- I2C通信
タッチセンサー
指でセンサーに触れていることを検出できるセンサーです。
ボタンやスイッチの代用として使うことができます。
ボタンやスイッチよりもちょっぴり近未来感があるかも。
- 安価 一つ100円以下
- 触れている時にON、触れていない時はOFF
- 静電容量式
- ねじ穴付き
圧力センサー
圧力センサーは触れるだけでは反応せず、圧力をかけてあげることで反応するセンサーです。
タッチセンサーは人が手に触れて操作するものですが、圧力センサーは何か”もの”が乗った時に動作させる時に便利なセンサーです。
- 感圧レンジ：約10～1000 g（0.1～9.8 N）
- 感圧エリア：直径10.2 mm
- 測定誤差：±5％（同一製品間誤差±20％）
- 基本抵抗値：20 MΩ以上
曲げセンサー
曲げセンサーは、センサー自体を曲げることで抵抗値が変化するセンサーです。
その抵抗値から、どのくらい曲がっているかを推測できます。
曲げセンサーはデータグローブなどへの応用が期待されており、数々の試みがされています。
重量センサー
重量を測定できるセンサーです。
下は１kg、上は20kgと様々な重量に対応したセンサーがあります。
リードスイッチ
ドアの開閉を検出できるセンサーです。
お家をスマートホーム化する際に役立ちそうなセンサーです。
商品リンク＞秋月電子通商
RFID
RFIDは電波を用いてRFタグのデータを非接触で読み書きする技術です。
身近な用途として、定期券や図書の万引き防止タグとして用いられています。
このRFIDモジュールを使い、自分だけのマスターキーを作ることができます。
- 13.56MHzの非接触通信が可能
- キーホルダー型RFIDタグ付き
- SPI通信
生体計測センサー
心拍センサー
生体計測と言えば、まず心拍センサーです。
心拍センサーの仕組みは、指に光を当てて反射光を計測することにより、血流での吸収率の変化から脈拍を測定しています。
パルスオキシメーター
近年、とあるウイルスの影響で動脈血酸素飽和度（SpO2）というワードが有名になりました。
それを測定できるセンサーです。最近のスマートウォッチにも搭載されています。
こちらのセンサーは、心拍とSpO2の両方を測定することができます。
- 高性能な割に安い
- 意外と作例が多い
- I2C通信
非接触温度センサー
これもとあるウイルスの影響で、お店に入るときに体温を測定することが日常になりました。
非接触で体温を測定することができるセンサーです。
人体から放出される赤外線をイメージセンサーで検知して、２次元のヒートマップとして表示することが可能となります。
こちらの製品を使った作例があるので、安心して動作させることができます。
筋電センサー
筋肉の電気的活動を計測するセンサーです。
筋電義手などの応用に使用されています。
自分が動かそうとした方向にロボットアームを動作させたりすることが可能になります。
商品リンク＞スイッチサイエンス
心電図センサー
心電図は、心臓の電気的な活動が体表面に現れることによって測定されています。
心拍センサーとは違い、体表面の電位を測定するのが心電図センサーです。
医療現場で使用されているのは12誘導心電図では電極数は10個ですが、このセンサーでは簡易的な心電図計測のため、３つの電極で測定しています。
商品リンク＞スイッチサイエンス
指紋センサー
指紋センサーで生体認証をすることができます。
例えば、ラズパイと接続し何人かの指紋を登録すれば、指紋で出席をとることが可能になります。
