「温度・湿度・光・音を見える化して、必要なら水やりもできる」。
そんな“小さな施設園芸”をArduinoで作ってみると、電子工作の基礎が一気に身につきます。

こちらがミニ施設園芸装置の解説動画です。

今回は、Grove系のセンサーを中心に組んだ ミニ施設園芸モニター＋リレー水やり装置のコードを読み解きながら、装置の全体像とポイントを紹介します。Arduino入門にもかなりおすすめです。

コードはこちらです。配線を同じにすればコピペで動くと思います。

#include <Wire.h>
#include "rgb_lcd.h"
#include <DHT.h>
#include <math.h>

// ====== ピン割り当て ======
// LCD: I2C
// DHT11 DATA -> D2
// 温度センサー(サーミスタ) -> A0
// 光センサー -> A1
// Rotary Angle Sensor(明るさ) -> A2
// Sound Sensor -> A3
// Grove Button(色切替) -> D3
// Grove Touch Sensor(ページ切替) -> D5
// Grove Buzzer -> D6
// Grove-Relay -> D4（※D4のLEDを置き換え）
// Grove-LED Button -> D7ポート（SIG1=D7:LED / SIG2=D8:ボタン）

// ----- LCD -----
rgb_lcd lcd;
const int LCD_COLS = 16;

// ----- DHT11 -----
#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT11
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

// ----- Thermistor -----
const int PIN_THERM = A0;
int B_THERM = 3975;
const float R0 = 10000.0;

// ----- Light / Knob / Sound -----
const int PIN_LIGHT = A1;
const int PIN_KNOB  = A2;
const int PIN_SOUND = A3;

// ----- Button / Touch / Buzzer -----
const int BTN_PIN   = 3;
const int TOUCH_PIN = 5;
const int BUZZ_PIN  = 6;

// ----- Relay（D4）-----
const int RELAY_PIN = 4;

// ----- Grove LED Button（D7ポート：D7=LED, D8=ボタン）-----
const int LEDBTN_LED_PIN = 7; // SIG1
const int LEDBTN_BTN_PIN = 8; // SIG2（押すとLOW）

// ----- 半角カタカナ（文字コード）-----
const uint8_t K_ONDO[]    = {0xB5, 0xDD, 0xC4, 0xDE}; // ｵﾝﾄﾞ
const uint8_t K_SHITUDO[] = {0xBC, 0xC2, 0xC4, 0xDE}; // ｼﾂﾄﾞ
const uint8_t K_AKARUSA[] = {0xB1, 0xB6, 0xD9, 0xBB}; // ｱｶﾙｻ
const uint8_t K_OTO[]     = {0xB5, 0xC4};             // ｵﾄ

void lcdWriteBytes(const uint8_t *bytes, size_t len) { for (size_t i=0;i<len;i++) lcd.write(bytes[i]); }
void lcdClearRow(int row) { lcd.setCursor(0,row); for (int i=0;i<LCD_COLS;i++) lcd.print(' '); }

float readThermistorC(int pin) {
  int a = analogRead(pin);
  if (a <= 0 || a >= 1023) return NAN;
  float R = (1023.0 - a) * R0 / a;
  float tempK = 1.0 / (log(R / R0) / B_THERM + (1.0 / 298.15));
  return tempK - 273.15;
}

int readSoundAvg(int pin) {
  long sum = 0;
  for (int i = 0; i < 32; i++) sum += analogRead(pin);
  return (int)(sum >> 5);
}

void setBacklightScaled(uint8_t baseR, uint8_t baseG, uint8_t baseB, uint8_t brightness) {
  uint8_t r = (uint16_t)baseR * brightness / 255;
  uint8_t g = (uint16_t)baseG * brightness / 255;
  uint8_t b = (uint16_t)baseB * brightness / 255;
  lcd.setRGB(r, g, b);
}

// ===== ブザー =====
void beep(int freqHz, int ms) {
  tone(BUZZ_PIN, freqHz, ms);
  delay(ms);
  noTone(BUZZ_PIN);
}
void tripleBeep() { for (int i=0;i<3;i++){ beep(1200,80); delay(80);} }
// LEDボタン（=リレー操作）専用の「他と違う音」
void relayToggleBeep() {
  beep(1800, 50);
  delay(30);
  beep(1200, 120);
}

// 6色（赤以外）
struct RGB { uint8_t r,g,b; };
const RGB COLORS[6] = {
  {0,255,0}, {0,0,255}, {0,255,255}, {255,0,255}, {255,255,0}, {255,255,255}
};
int colorIndex = 0;

// ===== 状態・タイマー =====
unsigned long lastDhtRead=0, lastLcd=0, lastAutoPage=0;
unsigned long manualHoldUntil=0;
int page=0; // 0:DHT 1:A0/A1 2:Sound

float dhtT=NAN, dhtH=NAN;
bool dhtOk=false, dhtOkPrev=true;

// リレー状態（LEDボタンで切替）
bool relayOn = false;

// デバウンス
const unsigned long DEBOUNCE_MS = 30;

// D3ボタン（押すとHIGH想定）
int btnStable=LOW, btnLastRead=LOW; unsigned long btnLastChange=0;
// タッチ（HIGHで反応想定）
int touchStable=LOW, touchLastRead=LOW; unsigned long touchLastChange=0;
// LEDボタン（通常HIGH、押すとLOW）
int lbtnStable=HIGH, lbtnLastRead=HIGH; unsigned long lbtnLastChange=0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();

  pinMode(BTN_PIN, INPUT);
  pinMode(TOUCH_PIN, INPUT);

  pinMode(BUZZ_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(BUZZ_PIN, LOW);

  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);   // 起動時はOFF

  pinMode(LEDBTN_LED_PIN, OUTPUT);
  pinMode(LEDBTN_BTN_PIN, INPUT);
  digitalWrite(LEDBTN_LED_PIN, LOW); // リレーOFFなので消灯

  lcd.begin(16,2);
  lcd.setRGB(0,255,0);
  lcdClearRow(0); lcdClearRow(1);
  lcd.setCursor(0,0); lcd.print("START");
  lcd.setCursor(0,1); lcd.print("RELAY=D4 BTN=D7");
  delay(1200);
  lcd.clear();

  beep(1500, 80);
}

void loop() {
  unsigned long now = millis();

  // --- DHT（2秒ごと） ---
  if (now - lastDhtRead >= 2000) {
    lastDhtRead = now;
    dhtH = dht.readHumidity();
    dhtT = dht.readTemperature();
    dhtOkPrev = dhtOk;
    dhtOk = !(isnan(dhtH) || isnan(dhtT));

    if (dhtOkPrev == true && dhtOk == false) {
      tripleBeep(); // エラーに入った瞬間
    }
  }

  // --- アナログ ---
  float thermC = readThermistorC(PIN_THERM);
  int lightRaw = analogRead(PIN_LIGHT);
  int soundRaw = readSoundAvg(PIN_SOUND);

  // つまみ（明るさ）
  static int knobSmooth=0;
  int knobRaw = analogRead(PIN_KNOB);
  knobSmooth = (knobSmooth*7 + knobRaw)/8;
  uint8_t brightness = (uint8_t)map(knobSmooth, 0, 1023, 0, 255);

  // --- D3ボタン：色切替 ---
  int btnRead = digitalRead(BTN_PIN);
  if (btnRead != btnLastRead) { btnLastRead=btnRead; btnLastChange=now; }
  if (now - btnLastChange >= DEBOUNCE_MS) {
    if (btnRead != btnStable) {
      btnStable = btnRead;
      if (btnStable == HIGH) {
        colorIndex = (colorIndex + 1) % 6;
        beep(1200, 60);
      }
    }
  }

  // --- タッチ：ページ切替 ---
  int touchRead = digitalRead(TOUCH_PIN);
  if (touchRead != touchLastRead) { touchLastRead=touchRead; touchLastChange=now; }
  if (now - touchLastChange >= DEBOUNCE_MS) {
    if (touchRead != touchStable) {
      touchStable = touchRead;
      if (touchStable == HIGH) {
        page = (page + 1) % 3;
        manualHoldUntil = now + 10000UL; // 10秒固定
        beep(2000, 60);
      }
    }
  }

  // --- LEDボタン（D7/D8）：リレーON/OFF ---
  int lbtnRead = digitalRead(LEDBTN_BTN_PIN); // 押すとLOW
  if (lbtnRead != lbtnLastRead) { lbtnLastRead=lbtnRead; lbtnLastChange=now; }
  if (now - lbtnLastChange >= DEBOUNCE_MS) {
    if (lbtnRead != lbtnStable) {
      lbtnStable = lbtnRead;

      // HIGH→LOW が「押した」
      if (lbtnStable == LOW) {
        relayOn = !relayOn;

        // リレー制御（HIGH=ON, LOW=OFF）
        digitalWrite(RELAY_PIN, relayOn ? HIGH : LOW);

        // LEDボタン内蔵LED（HIGHで点灯）
        digitalWrite(LEDBTN_LED_PIN, relayOn ? HIGH : LOW);

        relayToggleBeep(); // 他と違う音
      }
    }
  }

  // --- 自動ページ切替（3秒ごと、タッチ後は一時停止） ---
  if (now > manualHoldUntil) {
    if (now - lastAutoPage >= 3000) {
      lastAutoPage = now;
      page = (page + 1) % 3;
    }
  }

  // --- LCD更新（250msごと） ---
  if (now - lastLcd >= 250) {
    lastLcd = now;

    // バックライト：DHTエラー時は赤固定、それ以外は6色（明るさはつまみ）
    if (!dhtOk) {
      setBacklightScaled(255,0,0, brightness);
    } else {
      RGB c = COLORS[colorIndex];
      setBacklightScaled(c.r,c.g,c.b, brightness);
    }

    lcdClearRow(0); lcdClearRow(1);

    // 右上：ページ / リレー状態
    lcd.setCursor(10,0);
    lcd.print("P"); lcd.print(page+1); lcd.print("/3");

    lcd.setCursor(10,1);
    lcd.print("RY:");
    lcd.print(relayOn ? "ON " : "OFF");

    if (page == 0) {
      // DHT
      if (dhtOk) {
        lcd.setCursor(0,0); lcdWriteBytes(K_ONDO, sizeof(K_ONDO));
        lcd.print(":"); lcd.print(dhtT,1); lcd.print("C");

        lcd.setCursor(0,1); lcdWriteBytes(K_SHITUDO, sizeof(K_SHITUDO));
        lcd.print(":"); lcd.print(dhtH,0); lcd.print("%");
      } else {
        lcd.setCursor(0,0); lcd.print("DHT ERROR");
        lcd.setCursor(0,1); lcd.print("RED BACKLIGHT");
      }
    } else if (page == 1) {
      // A0温度 / 光
      lcd.setCursor(0,0);
      lcd.print("A0"); lcdWriteBytes(K_ONDO, sizeof(K_ONDO));
      lcd.print(":");
      if (isnan(thermC)) lcd.print("----"); else lcd.print(thermC,1);
      lcd.print("C");

      lcd.setCursor(0,1);
      lcdWriteBytes(K_AKARUSA, sizeof(K_AKARUSA));
      lcd.print(":"); lcd.print(lightRaw);
    } else {
      // 音
      lcd.setCursor(0,0);
      lcdWriteBytes(K_OTO, sizeof(K_OTO));
      lcd.print(":"); lcd.print(soundRaw); lcd.print(" A3");

      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.print("C:"); lcd.print(colorIndex+1); lcd.print("/6");
    }
  }
}

どんな装置？：ミニ施設園芸の「環境モニター＋手動水やりスイッチ」

このコードが作っているのは、ざっくり言うと次の機能を持つ装置です。

LCD（16×2）に環境データを表示

• DHT11：温度・湿度
• サーミスタ（A0）：別系統の温度（地温/ケース内温度などの想定）
• 光センサー（A1）：明るさ
• 音センサー（A3）：周囲の音量（平均値）

バックライト色をボタンで変更（6色を循環）

つまみ（A2）でバックライト輝度調整

タッチセンサーで表示ページ切替（全3ページ）

• 通常は3秒ごとに自動ページ切替
• タッチすると10秒間そのページ固定

LEDボタンでリレーON/OFF（水やりポンプなどの電源を切替）

• リレー状態はLCDに「RY:ON / OFF」で表示
• 切替時は他と違う“専用のビープ音”で分かる

つまり、
「環境を測って表示し、必要なら水やりをスイッチで実行できる」
ミニ施設園芸のコントローラです。

パーツ構成（コードのピン割り当てから読み取れるもの）

• LCD：I2C（rgb_lcd）
• DHT11：D2
• サーミスタ：A0
• 光センサー：A1
• 回転角センサー（つまみ）：A2（バックライト輝度）
• 音センサー：A3
• ボタン（色切替）：D3
• タッチセンサー（ページ切替）：D5
• ブザー：D6
• リレー：D4
• Grove LED Button：D7(LED) / D8(ボタン)

※押すとLOWになるタイプで、ここが“水やりスイッチ”担当

使い勝手が良いポイント：エラー通知とUIが丁寧

1) DHTエラー時は「赤バックライト＋トリプルビープ」

DHT11はたまに読み取り失敗することがあるんですが、このコードは

• 読み取りが失敗した瞬間に tripleBeep()
• LCDバックライトは 赤固定
• LCD表示も「DHT ERROR」「RED BACKLIGHT」

と、かなり親切な作りを目指しました。「センサーが壊れた？配線ミス？電源不足？」が見てすぐ分かるので、入門者に優しいです。

2) 操作ごとに音が違う

• 色切替（D3）：短いビープ
• ページ切替（タッチ）：別の高音ビープ
• リレー切替（LEDボタン）：専用の“2音”ビープ

液晶を見なくても操作が分かるの、地味に良いんですよね。

水やり（リレー）の動き：LEDボタンでトグル切替

水やりに相当するのがここ。

• LEDボタンを押す（D8がHIGH→LOW）
• relayOn = !relayOn; で状態反転
• digitalWrite(RELAY_PIN, relayOn ? HIGH : LOW);

→ リレーONでポンプ（または電磁弁）に通電

• LEDボタン内蔵LED（D7）も連動して点灯

LCD右下にも常に
RY:ON / OFF
が出るので、水やりがONのまま放置…も防げます。

※注意：このコードは「手動でON/OFFする」タイプです。
自動水やり（湿度や時間でON）にしたい場合は、ここを拡張すると楽しいです。

LCD表示の構成：3ページ＋自動切替

ページは page = 0..2 の3種類。

（推測：ｵﾄ:xxxx のような表示になりそう）

ページ1（page==0）：DHT11 温度/湿度

• ｵﾝﾄﾞ:xx.xC / ｼﾂﾄﾞ:xx%

ページ2（page==1）：A0温度（サーミスタ）＋光

• A0ｵﾝﾄﾞ:xx.xC / ｱｶﾙｻ:xxxx

ページ3（page==2）：音センサー（平均値）

• （推測：ｵﾄ:xxxx のような表示になりそう）

LCDに半角カタカナを出すために、文字コードをバイト列で持って lcd.write() しているのも面白いポイントです（「ｵﾝﾄﾞ」「ｼﾂﾄﾞ」「ｱｶﾙｻ」「ｵﾄ」）。

入門としておすすめな理由：学べる要素が全部盛り

この作品、Arduinoの基礎トピックが本当にバランスよく入っています。

• デジタル入力（ボタン、タッチ）
• アナログ入力（温度、光、つまみ、音）
• I2Cデバイス（LCD）
• 出力（ブザー、LED）
• リレー制御（外部装置のON/OFF）
• デバウンス処理（チャタリング対策）
• タイマ（millisで周期処理：2秒、250ms、3秒など）
• エラー処理（DHT失敗時の分岐）

「Lチカだけ卒業して、次に何作ろう？」の題材としてかなり強いです。

実際に“ミニ施設園芸”にするなら：構成アイデア

リレーで制御する先は、例えばこういうのが現実的です。

• **小型水中ポンプ（5V/12V）**で点滴チューブに送水
• 電磁弁で給水ラインを開閉
• ミスト発生器（湿度上げ）
• ファン（換気・温度下げ）

まずは安全に、低電圧（5V/12V）で完結する構成がおすすめです。

もう一歩の改造案（次の記事ネタにも）

せっかく“施設園芸”なので、次の拡張がめちゃくちゃ楽しいです。

自動水やり

• 土壌水分センサー追加（または重量センサー）
• 「一定以下なら○秒だけON」

水やりタイマー

• RTC（DS3231）で時刻管理 → 朝だけ水やり

安全装置

• リレーONの最大時間を制限（例：30秒で強制OFF）

ログ取り

• SDカード、またはシリアルでPCへ送信

表示の見やすさ改善

ページ名を左上に出す、単位を統一する、など

まとめ

このコードが作っているのは、

• 環境（温湿度/温度/光/音）をLCDで見える化し
• 操作しやすいUI（色・輝度・ページ・音フィードバック）を持ち
• リレーで水やり（外部装置のON/OFF）までできる

という、まさに ミニ施設園芸のコントローラです。

Arduino入門としても「センサー＋表示＋操作＋リレー制御」が一通り学べて、完成後もちゃんと役に立つタイプの作品なので、かなりおすすめです。

是非作ってみてください。