IoT基礎 第3章の要点｜センサ・MEMS・試作

第3章「IoTデバイスを理解する」は9つの節とコラムで構成されます。表の学習ポイントは当サイトの独自の整理で、テキスト本文の要約ではありません。

センサの原理はセンサの原理、加速度とジャイロは加速度センサとジャイロ、試作ボードはArduinoとRaspberry Piの違いで詳しく扱っています。

第3章はセンサの種類が多く、名前だけを並べて覚えると混乱しがちです。当サイトでは、「何を測るか」「どんな現象で電気信号にするか」「どこで使うか」の3列の表を自分で作る方法をすすめます。たとえば温度センサなら、測る対象は温度、現象は抵抗値の変化や熱起電力、使う場所は空調や冷蔵の管理、と埋めていきます。空欄が残ったところが復習すべき部分です。

スマートフォンは身近な教材になります。画面の向きの自動切り替えには加速度センサ、ゲームの傾き操作にはジャイロ、地図アプリの方位には地磁気センサ、画面の明るさの自動調整には照度センサ、位置の表示にはGNSSが使われています。Android Developersのセンサの解説でも、これらのセンサの種類が整理されています。

MEMSは「小さな機械」がキーワードです。加速度センサやジャイロ、マイクなど、スマートフォンに入っている多くのセンサがMEMSで作られており、小型化・低価格化がIoTの普及を支えた、という流れで理解しておくと、第1章の「IoTの本質」とも結びつきます。

プロトタイピング環境は、OSが動くかどうかで分けるのが基本です。Arduinoや Raspberry Pi Pico のようなマイコンボードは電源を入れるとすぐに1つのプログラムが動き、消費電力も小さめです。Raspberry Pi 5 のようなシングルボードコンピュータはLinuxなどのOSが動き、カメラ画像の処理や複数の処理を同時に行う用途に向きます。

以下は当サイトの目安で、公式の推奨ではありません。

1. 13-1で端末の構成要素を押さえる（約30分）
2. 23-2〜3-5のセンサを「測る対象」と「原理」の表にまとめる（約2時間）
3. 33-6と3-7でMEMSとエナジーハーベスティングを整理する（約1時間）
4. 43-8と3-9で試作ボードの違いと進め方を読む（約1時間）
5. 5問題演習で対比の用語を確認する（約1時間）

合計で約5時間半が目安です。センサは種類が多いので、一度に覚えようとせず、スマホに入っているセンサ（加速度・ジャイロ・照度・GNSSなど）から結びつけると定着しやすくなります。問題形式で確かめたい方はIoT基礎の無料お試しも使えます。

第3章の知識は、用途から部品を選ぶ形にすると定着します。代表的な組み合わせを当サイトで整理しました。よくあるミスは、屋内の位置検知にGNSSを選んだり、電池で長く動かしたい用途にOSの動くシングルボードコンピュータを選んだりすることです。

物体の回転の速さ（角速度）を測るセンサとして、最も適切なものはどれか。

1. 1照度センサ
2. 2ジャイロセンサ
3. 3湿度センサ
4. 4気圧センサ

正解：2。ジャイロセンサは回転の速さを検出します。

1は明るさ、3は空気中の水分、4は大気の圧力を測るセンサで、いずれも回転は測りません。

Raspberry Pi（Raspberry Pi 5など）の説明として、最も適切なものはどれか。

1. 1衛星の電波で位置を求める専用の受信機器
2. 2OSを持たず1つの処理を動かすマイコンボード
3. 3光を電力に変えて蓄える発電用のモジュール
4. 4OSが動く小型のシングルボードコンピュータ

正解：4。Raspberry Pi 5などはLinuxベースのOSを動かせる小型コンピュータです。

2はArduinoなどマイコンボードの説明です。3はエナジーハーベスティングの部品、1はGNSS受信機の説明です。

エナジーハーベスティングの例として、最も適切なものはどれか。

1. 1コンセントから電源を取って常時動かす
2. 2大容量の電池を毎月交換して使い続ける
3. 3スイッチを押す力で発電して無線で送る
4. 4発電機を回すために燃料を補給し続ける

正解：3。周囲にある小さなエネルギー（押す力・振動・光・熱など）を電力に変える技術です。

2は電池交換、1は商用電源、4は燃料による発電で、いずれも周囲のエネルギーを集める方式ではありません。