マイクロコンピュータを強化する最高の Raspberry Pi アクセサリ 10 選

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Raspberry Pi に欠点があるとすれば、それは、小型で驚くほど強力で、メーカーにとって使いやすいシングルボードコンピューターを非常に低価格で作成するために犠牲が払われたということです。それでも、Pi を汎用のファミリーコンピューターとして使用しようとしているのでなければ、Pi をカスタマイズして必要なことを正確に実行できるプラットフォームにすることができるため、これは時には幸運であることがわかります。

Raspberry Pi は、箱から出してすぐに、デスクトップコンピュータが行うほとんどの機能を実行しますが、常に同じ速度であるとは限らず、場合によってはそれほど高速ではなく、場合によっては特殊な要件が必要になります。 Raspberry Pi 用に購入できるアクセサリはたくさんありますが、いくつかの非常に優れたオプションを使用すると、Pi 用にさらに多くのアクセサリ (自分で設計、開発、作成したオーダーメイドのアドオン) を作成できます。

したがって、Pi アクセサリは、これまであなたしか持ち歩かなかった場所に Pi を持ち運ぶ際の生産性を維持するためのツールであると考えてください。それを念頭に置いて、次の Raspberry Pi プロジェクトでさらなる創造性を実現するために使用できる最高のツール 10 個を紹介します。

Raspberry Pi の顕著な欠点の 1 つは、そのサウンド機能です。内蔵サウンドはパルス幅変調によって駆動されます。これは、デバイスの 3.5 mm コンボジャックを介して Hi-Fi サウンドを生成することのできないハックです。基本的に、ヘッドフォンジャックから出力される音のダイナミックレンジには制限があります。幸いなことに、アドオンのデジタル - アナログコンバーター (DAC) が豊富にあり、入力も必要な場合はアナログ - デジタルコンバーター (ADC) も利用できます。

これらには、Raspberry Pi Foundation が 2020 年に IQAudio を買収する前に、かつては IQAudio というブランド名であった 4 つの公式デジタル - アナログコンバーター (DAC) HAT (トップアドオンボードに取り付けられたハードウェア) が含まれます。これらの公式ボードは、いくつかのレベルの音質を提供します。ハイレゾサウンドと統合アンプまたはヘッドフォンアンプを備えたものもあります。多くのサードパーティ製サウンド HAT ブランドの中で、Raspiaudio、Audio Injector、Pirate Audio、Pimoroni、Allo BOSS などのブランドと並んで、おそらく HiFiBerry が最もよく知られています。

各モデルの機能は若干異なりますが、ほとんどはデジタルオーディオをアナログ出力に変換する DAC HAT です。おそらくピエゾマイクまたはオンボード MEMS マイクをサポートすることを除けば、アナログオーディオをデジタル化するための ADC を搭載しているものはほとんどありません。優れた ADC/DAC HAT を見つけた場合、通常は価格がかなり高く、M-Audio や PreSonus のような安価なプロフェッショナルオーディオインターフェイスの範囲に入り始めていることがわかります。ただし、必要なのはインターネットラジオや Spotify などを再生する機能だけであれば、DAC はさまざまなプロジェクトで役に立ちます。

誰もがカメラを必要とするわけではありませんが、必要であれば、Raspberry Pi は、安価で高品質の写真を撮影するための優れたプラットフォームです。もちろん、優先順位によっては、安価で低品質の写真を撮影することもできます。内蔵の CSI-2 コネクタを使用すると、幅広い機能を備えた公式および非公式のカメラを追加できます。現在の公式 Raspberry Pi カメラモジュール 3 は、75 度および 120 度の画角オプションと IR フィルタリングのないバージョンを備えた 12 メガピクセルのオートフォーカス、HDR 対応カメラです。標準角度カメラの価格は 25 ドル、広角バージョンは 35 ドルです。これを Raspberry Pi に接続すると、あらゆる種類のプログラム可能なオプションを備えたまともなスマートフォンカメラのようなものが手に入ります。

おそらく、25x24mm (1 インチ四方弱) のカメラモジュール 3 は耐えられないほど巨大であると考えており、より小型のデバイスを必要とするホームセキュリティやウェアラブルカメラアプリケーションを念頭に置いているかもしれません。このためには、Adafruit の Zero Spy Camera や Mini Spy Camera などのオプションがあります。サイズが小さい代わりに、90 年代後半に非常に安価な固定焦点のオートフォーカスカメラを所有していた人にはおなじみの解像度が得られます。

品質の対極にあるのは 1,230 万ピクセルの HQ カメラで、交換可能な C および CS マウントレンズを使用できます (M12 マウントバージョンもあります)。 50 ドルのグローバルシャッターカメラは言うまでもなく、ほとんどの入手可能な Raspberry Pi カメラオプションよりもはるかに多くの機能を備えた特殊なキットです。

日常ユーザー、特に Raspberry Pi にデスクトップ UI をインストールしているユーザーは、Pi 4 のデュアルマイクロ HDMI ポートに不満を感じることがよくあります。 Pi が 2 つのディスプレイをネイティブでサポートしているのは優れていますが、マイクロ HDMI はほとんどの場合アダプターを必要とするコネクタです。 Raspberry Pi モデル 1、2、3 がフルサイズの HDMI ポートを使用し、Pi Zero が Mni HDMI を使用しているという事実は理解できます。結局のところ、ゼロフォームファクターにフルサイズの HDMI が搭載されるとは誰も予想していませんでした。それでも、この 3 番目のオプションを導入すると、適切なケーブルやアダプターを持っていない人にとっては、土壇場で少し混乱することになるでしょう。

Pi 4 の所有者にとっての解決策は、もちろん、正しいケーブルまたはアダプターを用意することです。両方のポートを使用する場合は、実際には 2 つです。良いニュースは、Micro HDMI - HDMI ケーブル、または HDMI - HDMI ケーブルを備えた Micro HDMI - HDMI アダプターのいずれかを使用できることです。 DisplayPort などの標準とは異なり、パッシブ HDMI は双方向であるため、見た目が同じ 2 つのアダプターのうちどちらが機能しないかを心配する必要はありません。

コンピューターの電源をオフにしてから再度オンにするという古いアドバイスは、ほとんどの場合、魔法のようなものです。ただし、Raspberry Pi を使用している場合は、適切な電源を使用することで問題が解決される可能性がほとんどです。 Pi は USB コネクタから電力を供給されるため、よくある間違いは、USB 充電器なら何でもできると考えることです。実際のところ、Raspberry Pi の電力要件は USB 接続に対して異常に高いため、動作する USB 電源はほとんどありません。たとえば、Raspberry Pi 3 は 2.5 アンペアで 5 ボルトを必要としますが、Pi 4 は 3 アンペアで 5 ボルトを必要とします。ただし、たとえばスマートフォンの充電器のほとんどは、供給できるアンペアが 2 アンペア未満です。

Raspberry Pi は、電力が不足すると不安定な動作をする可能性があります。アンペア数が不十分だと電圧降下が発生し、予期しないシャットダウン、プロセッサーの速度低下、HAT や周辺機器の誤動作 (完全に機能しなくなる場合もあります)、およびコンピューターへの物理的損傷を引き起こす可能性があります。最善の策は、公式の電源（古い Micro USB 品種または Pi 4 用の USB-C 電源）を使用することです。

USB ドライブから OS を実行できる機能は、多くの点で Raspberry Pi にとって大きな変革をもたらしました。一般的な用途の多くは、昔ながらの MicroSD カードで十分に対応できますが、ストレージに頻繁に書き込むものには、不用意な瞬間に SD カードを使用できなくなる傾向があります。 USB ドライブは (ストレージ単位あたり) 安価で、容量が大きく、信頼性が高くなります。 USB フラッシュドライブ (サムドライブ) は SD カードと同じ問題に悩まされており、信頼性はそれほど高くないことに注意してください。 Raspberry Pi 2B v1.2 以降をお持ちの場合、USB から起動するように Pi を更新するのは非常に簡単なプロセスです。

もちろん、USB アダプターをさまざまな種類のドライブに接続して、それらを効果的に USB ブートデバイスに変えることができます。アダプターは頻繁に障害点を引き起こす場合があるため、できるだけ安全なアダプターを入手するように注意してください。理想は、ドライブが正しく接続されていないことを明確に示す SSD ドックのようなものかもしれません。

Raspberry Pi は比較的少量の DC 電源 (2.5 または 3 アンペアで 5 V) で動作するため、単純なアドオンボードを介してバッテリ電源を使用して動作させることもできます。これにより、Pi の IoT とポータビリティの可能性が大きく広がります。バッテリー HAT はわずか 20 ドルで購入でき、通常は 14500 または 18650 フォームファクターのリチウムイオンバッテリーを使用しますが、他のバッテリーはリチウムポリマーバッテリーを使用します。これらのバッテリーは 3.7 ～ 4.2 ボルトで動作するため、電圧を 5v に昇圧する回路が必要です。優れた回路は、逆極性、短絡、過電流および過放電の状況に対する保護を提供します。

また、過充電保護など、リチウムイオン電池専用に設計された充電回路も必要になります。急速充電機能もプラスです。一部の HAT には UPS 機能が追加されており、Pi は主電源で動作し、停電が発生した場合にはバッテリーに切り替えることができます。これらのコストはわずかに高く、多くの場合、より多くの、またはより大きなセルが必要になります。複数のリチウム電池を使用する電池システムは、可能な限り安全に動作するために、バランスのとれた充電機能を備えている必要があります。

一部のメーカーでは、燃え盛る通信施設から逃げようとする人のように、裸で電線にぶら下がったラズベリーパイをあちこちに配置しています。ただし、Pi を適切なケースでドレスアップするオプションは常にあり、そうするのには十分な理由がありますが、そうしない正当な理由もいくつかあります。

ケースは Pi を保護し、場合によっては他のハードウェア (オーディオ HAT など) も保護できますが、そのためにはケースが適合する必要があります。ケースに収まらないアドオンボードを使用している場合は、ケースを装着した状態で少なくとも GPIO ヘッダーにアクセスする必要があります。 Pi モデルに適合する必要があり、使用する予定のすべてのポート (USB、イーサネットなど) を公開する必要があります。カメラを追加しますか? Wi-Fi を使用する予定がある場合は、頑丈なアルミニウムケースは避けたほうがよいでしょう。あなたのプロジェクトについて少し考えてみましょう。周辺機器、センサー、またはボタン用に独自のカスタムエンクロージャが必要ですか? その場合は、そのエンクロージャに Pi 用のスペースを構築することをお勧めします。

一部のケースは高度に特殊化されており、特定のニーズにとって重要な機能が追加されています。ドライブ用のスペース、統合ディスプレイ、さらには大量の Pi 用のスペースも追加される可能性があります。たくさんのケースがあるので慎重に選んでください。もしそうなら、最適な選択肢は、自分に合ったカスタマイズができるケースを 3D プリントすることかもしれません。

注意すべきパズルの最後のピースが 1 つあります。ケースは、Raspberry Pi の使用方法に応じて必要な冷却レベルに対応できる必要があります。ケースを使用している場合、または Minecraft の足かせバージョンをプレイするよりも面白いことをしている場合は、ファン、ヒートシンク、またはその両方を使用するとメリットが得られる可能性が高くなります。あなたの Pi は、より速く走り、より長く生きることであなたに感謝します。

アクティブ冷却 (通常はファン) が必要か、パッシブ冷却 (通常はプロセッサーやその他のコンポーネントの上に設置される 1 つまたは 2 つのヒートシンク) が必要か、または冷却が不要かは、Pi の作業量によって決まります。追加の周辺機器がなく、オーバークロックされていない Raspberry Pi であっても、一部の種類のサーバー (DNS など) や IoT デバイスの場合と同様、常に使用すると熱くなる可能性があります。グラフィック操作や大規模な言語モデルの処理など、プロセッサを大量に使用する作業を行う場合は、追加の冷却が必要になる場合もあります。

公式 Raspberry Pi 4 ケースをお持ちの場合は、互換性のある公式ケースファンを 5 ドルで購入できます。

おそらくユーザーの中には、追加のハードウェアでどのような機能を追加できるかを気にせずに、簡単なワードプロセッサや電子メールのチェックに使用するために Raspberry Pi を接続する人もいるでしょう。自分の手を汚すことに熱心なメーカーは、Raspberry Pi を小さなコンピューターからネットワーク化された IoT の強力な大国に変える GPIO 機能を詳しく調べて、Raspberry Pi のまったく異なる体験をしています。その道を始めるための最良の方法は、Pis で動作することが知られている信頼性の高いセンサーのセット、またはこれらの機能が組み込まれたアドオンボードを使用することです。

60 ドル未満で、使用される最も一般的なセンサー (指紋、水、土壌水分、温度、その他多くのセンサー) とアクセサリ (ディスプレイ、モーター、ボタン、電子部品など) を含むスターターキットを Pi に装備できます。 Raspberry Pi と Arduino プロジェクトを使用します。探索するよりもプロジェクトを完了することに決心している場合は、アドオンを一度に 1 つずつ購入することもできます。一部のセンサー HAT は一般的なセンサーを 1 つのアドオンボードに統合しているため、それも良い選択となる可能性があります。

メーカーへの道を数マイル進むと、Pi がネイティブに提供するものよりももう少し多くのものが付属する必要があることがわかります。幸いなことに、I2C などの通信プロトコルを介して、または単にアナログ入力を追加するだけで、Pi を即座に拡張できる、手頃な価格で使いやすいブレークアウトがあります。これらのマルチプレクサは、プロジェクトのアセンブルと、十分に文書化されたライブラリを使用したコーディングの両方を容易にする傾向があります。

正確に何が欲しいかは、あなたが何をしたいかによって異なります。照明を制御するために 8 チャンネルのリレー拡張ボードを使用したり、オーディオやモーター制御プロジェクトのために一度に多数のポテンショメータを追加したりするなど、作業を簡素化する拡張ボードの例は数多くあります。 GPIO エクスパンダ、サーボおよびモーターコントローラーボードに加え、複数のアナログおよびデジタル入力を監視するためのボードもあります。

Pi を使用して同様のタスクを多数実行する場合は、拡張について考える必要があります。灌漑プロジェクトでは、ソレノイドバルブを制御するために複数の水センサーと複数のリレーが必要になる場合がありますが、DIY MIDI コントローラーを作成するには、大量のアナログ入力ボタンが必要になる場合があります。プロジェクトで使用できるエクスパンダの種類を確認するまでは、Raspberry Pi の上限に達することを心配する必要はありません。