センサーデータを収集する自作ESP32 IoTデバイス - 初心者・Arduinoユーザー向け

生成AIが創り出すデジタルコンテンツの氾濫時代、あなたの競争力は何ですか?AIと物理的現象をつなぐモノのインターネット(IoT)が生み出すデータは、あなたの競争力になります。本講義は、皆さんがIoTの基礎を築き、他者より一歩先へ進めるようサポートします。本講義は、以下のような方々に役立ちます。 - センサーデータの収集、解釈、加工、AIモデル生成を利用したデジタルコンテンツ制作の方 - センサーデータを活用した起業家および教育コンテンツ開発者の方

難易度 初級

受講期間 無制限

Big Data
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IoT
IoT
Embedded
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hardware
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esp32
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esp32
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学習した受講者のレビュー

学習した受講者のレビュー

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low

100% 受講後に作成

カスタムボードの製作をしようとYouTubeや書籍などで調べてみましたが、思ったより資料がなくて途方に暮れていました。講義でKiCadを利用して直接回路図を描き、PCBルーティングまで実習してみる過程が最も有益でした。また、セクション5で自作したボードとファームウェアのソースコードを活用し、データがBLEやWi-Fiでどのようにやり取りされるのか、しっかりと感覚を掴むことができました。本当にありがとうございました。

5.0

그린티파르페

100% 受講後に作成

アルドゥイーノを使っているうちに、開発ボードを自分で作ってみたいと思うようになりましたが、今回の講義で学ぶことができました。講師の方が詳しく説明してくださいますね。

5.0

최은석

32% 受講後に作成

現在、講義の半分ほどまで学習しましたが、マイクロコントローラを活用したカスタム開発ボードの製作過程について、基礎段階から応用段階まで順を追って丁寧に説明されており、私のような初心者の工学徒にとって非常に助かっています。ワイヤレス構造でセンサーと結合した小型モジュールの製作・活用を目指していますが、大きな助けになりそうです。特に初心者の方々にこの講義を強くおすすめします。

受講後に得られること

  • 温度、湿度、照度などの環境データ収集の自動化およびリモートモニタリング - 基礎的なIoTシステム開発能力

  • 無線通信が可能なマイクロコントローラ(ESP32)に基づいた製品開発の基礎

  • ハードウェアメーカーのホームページを通じた注文、製作、配送などの具体的な方法

  • オープンソースの回路編集ツールKiCadを利用した回路図作成およびPCB設計の使用方法

  • センサー駆動と無線通信(BLE、WiFi)を含むファームウェアの製作方法、インターネット接続、HTTP通信

ESP32とKiCadで作る
自分だけのIoTカスタム開発ボード

本講義で皆さんが制作するボードの実物写真


生成型AIが作成するデジタルコンテンツが溢れる時代、
あなたの競争力は何ですか?

AIはコードを作り、文章を書き、画像を生成します。
しかし、まだ物理的な世界のデータを自ら作り出すことはできません。

この間隙を埋めるものこそが、
AIと現実をつなぐ技術、モノのインターネット(IoT)です。

センサーを通じて収集されたデータは
単なる情報ではなく、
あなただけが持つことができる差別化された競争力になります。

この講義は、皆さんが
AI時代において後を追うユーザーではなく、
データを作り出すクリエイターになれるようサポートします。in the era of AI.


🔧 講義紹介

本講義は、代表的なIoTマイクロコントローラであるESP32を活用して
自らカスタム開発ボードを設計・製作する実習中心の講義です。

  • 初心者の方でも簡単に学べるよう、受講料のハードルを下げました。たった6時間だけ投資してください。


  • Arduinoユーザーは、違和感なくすぐにESP32開発へ移行できます。(Arduino開発環境を使用)

単にESP32を使用するレベルを超え、
KiCadを利用した回路設計からPCB製作、ファームウェア作成と実習まで全過程を経験し、
ハードウェア + ソフトウェアを統合的に理解する能力を養います。

講義では、次のような核心技術を扱います:

  • ボタンとLEDによるデジタル入出力 (GPIO)

  • アナログ入力およびセンサーデータ処理

  • PWM制御(アナログ出力)

  • EEPROMデータ保存 (非揮発性メモリ)

  • I2C通信(センサー駆動)

  • BLE通信(携帯電話との通信)

  • WiFi 通信 (インターネット接続、モノのインターネット)

🎯 この講義を通じて得られるもの

この講義を通じて、皆さんは次のような方向に成長することができます:

  • センサーデータの収集、解釈、加工に基づき
    AIモデルと結合した デジタルコンテンツ制作員

  • 実際のデータを基に問題を解決する
    IoTベースの起業および教育コンテンツ開発者

この講義は、単にESP32を学ぶ講義ではありません。

皆さんが
AIを使う人”から
AIにデータを供給する人”へと
転換される出発点です。


🔥 結びの言葉

AIが作り出したコンテンツを消費する人ではなく、
AIが真似できない現実のデータを作り出す人になってください。

💡本講義を終えた後に受講生が得られるもの

  • KiCadを利用したESP32開発ボードの回路図作成方法、PCBエディタを利用した配線方法

  • KiCadの出力ファイルを利用した注文製作方法、直接製作した開発ボード(上の写真のボードと同じボードであり、製作費は受講生別途負担)

  • 部品ライブラリのインストール方法、ファームウェアの作成およびダウンロードによるボードの駆動方法

注意:ボードの製作費用は本講義の受講料に含まれておりません。(受講生負担)

製作は海外メーカーのJLCPCB(https://jlcpcb.com)を通じて行われ、製作後に配送と通関を経て受講生に届けられます。

制作費用の例:26年3月現在、為替レートは1ドル1490円であり、本講義のボード最小製作(2台)費用は以下の通りです。

製作費用および期間:

PCB(基板)5枚製作(最小製作数量)、そのうち基板2枚で部品の実装が完了した機器2台を製作する場合(最小製作数量)

PCB $7、製作費 $60 など計 $67の費用と送料約 $12が発生し、製作に週末を除き8日かかります。(配送に数日さらにかかります。)

送料を含めた製作費が$150未満の場合は通関手数料が免除され、$150以上の場合は通関手数料が発生します。


こんな内容を学びます

ハードウェアの基礎および設計理論

この段階では、マイクロコントローラボードを構築するために必要な主要部品と電気的概念を紹介します。

  • 電源回路、I/Oインターフェース、センサー接続を含むESP32-WROOM-32モジュールベースのカスタムボード設計を扱います。

  • Wi-FiおよびBluetooth統合機能、デュアルコアプロセッサ、内部SRAMなどの主要な特徴について説明します。

  • 実験用開発ボードから実際の製品用カスタムボードに移行すべき時期と理由について説明します。

  • 電源ピン(3.3V、EN、GND)とブートストラップピン(GPIO0、2、5、12、15)について説明します。

  • 入力ピンに発生する可能性のある浮遊(フローティング)電圧問題を解消するための理論と実際の設計方法、そしてSchematic EditorからPCB Editorに至るまでの設計フローについて説明します。



ESP32 WROOM Module

KiCadと回路設計

このカリキュラムでは、無料のオープンソースEDAツールであるKiCADを使用して、回路のアイデアを専門的な設計ファイルに変換します。

  • Schematic EditorからPCB Editorまで続く設計フローを説明します。

  • フットプリント(部品の実際のパッドレイアウト)を設定し、SnapMagicのようなフットプリント検索エンジンを利用して不足している部品を追加する方法を説明します。


  • USB-C接続回路、

    5V → 3.3V 電源変換回路(AMS1117)、

    USB-to-Serial 通信回路(CH340)を設計します。


  • 温湿度センサ(SHTC3)と照度センサ(GL5528)を接続し、

    ユーザーが制御可能なLEDとリセットボタンを実装します。


  • 電源ノイズを低減するためのデカップリングコンデンサ

    静電気保護のためのESD保護ダイオードを適用します。


KiCad ロゴ

PCBレイアウトと製造

この段階では、実際のボードの物理的な実装と製造プロセスを扱います。

  • FR4素材を使用した4層PCB構造(Top / 3.3V / GND / Bottom)を設計します。

  • 製造元の仕様に合わせて、基板と配線の制約条件を設定します。

  • 回路図をPCBに取り込んでボード上に戦略的に配置し、

    複数のレイヤーを使用して部品を接続し、

    DRC(Design Rule Check)を実行して、設計エラーを検出します。

  • 次のような製造用ファイルを生成します: 

    Gerberファイル、

    部品配置ファイル、 

    BOM(Bill of Materials)

  • 製造メーカー、JLCPCBを通じたPCB製作注文プロセスをステップバイステップで説明します。

    個人通関固有符号の使用および製作チェック方法も含まれます。



PCBエディタ

ファームウェア開発 (Level 1–11) 

ファームウェアコースはArduino IDEベースの段階別(Level)構造で構成されており、徐々に複雑度を高めていきます。

  • Level 1–3: 基本GPIOおよび割り込み

  • Level 4: アナログ I/O と PWM (Pulse Width Modulation)

  • Level 5–6: I2C通信および環境モニタリング

  • Level 7: EEPROMメモリ、永続保存

  • Level 8–9: BLE (Bluetooth Low Energy)

  • Level 10: WiFiおよび認証情報の管理

  • Level 11: リモートサーバーデータ連携

アルドゥイーノ編集画面

受講前のご注意事項

実習環境

  • オペレーティングシステムおよびバージョン(OS): Windows、macOS、Linuxなど、すべてのOSが可能です。

  • 使用ツール:Arduino開発環境(ダウンロード:https://www.arduino.cc/)、KiCad(ダウンロード:https://www.kicad.org/

  • PC仕様:インターネット接続が可能な標準仕様のPC

学習資料

  • 講義動画:各講義の長さは約10〜15分(全24講)

  • 提供講義資料:講義別パワーポイントスライド、ファームウェア(Level 1 ~ 11、計11個)、KiCadプロジェクトファイル(Gerberファイル、BOMファイルを含む)

事前知識および注意事項

  • Arduinoの使用経験およびC(C++)言語の経験があれば望ましいですが、本講義のファームウェア(Firmware)を駆動させるための予備知識として必ずしも必要ではありません。

  • FirmwareはC、C++言語で作成されており、すべて学習資料として提供されます。編集する必要はなく、ダウンロード後すぐに使用できます。


  • 本講義の著作権は著作権者であるGreenTamに帰属し、無断配布および複製を禁止します。学習資料も著作権があり、個人的な学習目的以外での使用を禁止します。

こんな方に
おすすめです

学習対象は
誰でしょう?

  • センサーを搭載したIoTに関するハードウェアスタートアップを準備中の人

  • 制作過程、方法やセンサーデータを利用してデジタルコンテンツを作りたい人

  • メイカー(Maker)や電子工作が趣味(Hobbyist)の方、またはIoT(モノのインターネット)に興味がある方

  • BLE、WiFiなどの無線通信が必要なIoT機器を開発しようとしている人

  • アルドゥイーノのレベルを超えて「本物の組み込み」に挑戦したい開発者

  • ESP32開発ボードを一度は使ったことがあるけれど、自分で作ってみたい人

前提知識、
必要でしょうか?

  • 基礎的な電子回路に関する理解

  • 基礎的なC、C++言語

こんにちは
GreenTamです。

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講座

こんにちは。
電子回路とセンサーシステムを研究・開発してきたエンジニアです。

IoTデバイスとセンサーシステムを自ら設計・製作する過程を教育コンテンツとして制作しています。
特にESP32ベースのIoTシステム設計、PCB設計(KiCad)、センサーデータの収集およびクラウド連携を中心に講義を制作しています。

この講義は「実践シリーズ」の第一弾として、実際の開発プロセスに基づき、ESP32開発ボードを直接設計・製作する方法を紹介します。続いて、第二弾、第三弾のシリーズもESP32ボードを活用する内容で企画しています。

一方、私はIoTデバイスの開発、PCB設計、ESP32プロジェクトの制作過程だけでなく、各種電子部品のレビュー、クリエイターコンテンツ、1人創業などに関する内容をSNSを通じて継続的に共有しています。

ご興味のある方は、ぜひお越しください。

ネイバーブログ

https://blog.naver.com/greentam-

X(Twitter)ページ

https://x.com/GreenTam_

フェイスブック

https://www.facebook.com/profile.php?id=61587292040569

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  • lowlow님의 프로필 이미지
    lowlow

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    カスタムボードの製作をしようとYouTubeや書籍などで調べてみましたが、思ったより資料がなくて途方に暮れていました。講義でKiCadを利用して直接回路図を描き、PCBルーティングまで実習してみる過程が最も有益でした。また、セクション5で自作したボードとファームウェアのソースコードを活用し、データがBLEやWi-Fiでどのようにやり取りされるのか、しっかりと感覚を掴むことができました。本当にありがとうございました。

    • greentam
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      ありがとうございます。ご質問があれば、いつでもお気軽にお尋ねください。

  • silver779377님의 프로필 이미지
    silver779377

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    • greentam
      知識共有者

      ありがとうございます。ご質問があればいつでもお気軽にお寄せください。

  • onejaesul0071님의 프로필 이미지
    onejaesul0071

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    • greentam
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      ありがとうございます。

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    greentam

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