Arduino Nanoで作るスマート懸垂バー - 音声フィードバックと光センサーでモチベーションUP

必要な部品と材料

部品	数量	備考
Arduino Nano R3	1
懸垂バー（直径25mm）	1
0.5W スピーカー（直径40mm）	1
MG90S サーボ	1	報酬ディスペンサー用
レーザーダイオード（9mm径）	1
抵抗 1kΩ	1	LDR分圧用
コンデンサー 100µF	1	電源平滑用（任意）
5V 電源	1
DCジャック	1
ジャンパーワイヤー	1セット
LDR 光センサー（5MΩ）	1
スライドスイッチ	1
ネジ M4（ナット付き）	2	クランプ固定用
ネジ M3	3	カバー固定用
ネジ M2	4	PCB・サーボ固定用
Tic Tac（報酬用）	1箱
PCB	1	自作またはユニバーサル基板
スクリューターミナル	1	レーザー/LDR接続用
ピンヘッダー（メス・オス各種）	各1
透明プラスチックシート	1	スピーカー前カバー用

必要な工具と機器

• はんだごて
• 3Dプリンター

使用アプリとオンラインサービス

• Arduino IDE

プロジェクト概要

作者Nikolasさん（15歳）による作品。懸垂バーにレーザーとLDRを取り付け、手でバーを握るとレーザー光が遮断される仕組みで懸垂開始を検知。Arduino Nanoが検知すると音楽（デフォルトはA-haの「Take on me」）を再生し、約30秒継続するとサーボ駆動のディスペンサーからTic Tacが1粒排出されるという、運動継続を促すガジェットです。

このプロジェクトはArduino Day Community Challenge 2021の受賞作品に選ばれました。

ステップ1: 仕組みの理解

レーザーダイオードとLDRをバーの両端に取り付け、光軸を合わせます。手でバーを握ると光が遮断され、LDRのアナログ値が大幅に低下。Arduinoがこれを検知して音楽再生開始、一定時間経過後にサーボでTic Tacを排出。

ステップ2: 3Dプリント

Fusion 360で設計、Curaでスライス、Ender 3 V2でPETG材、層高さ0.2mmでプリント。必要なパーツ：

• Base.stl（ベース）
• RotatorDispenser.stl（回転ディスペンサー）
• CoverBase.stl（カバー）
• LaserClamp.stl（レーザークランプ）
• LdrClamp.stl（LDRクランプ）

ステップ3-5: ブレッドボードでの回路組み立て

1. Arduino Nanoをブレッドボードに挿す。5VとGNDをレールに接続
2. LDRと1kΩ抵抗で分圧回路を作り、中点をA0に接続。レーザー光が当たっている時はHigh、遮断時はLowになる
3. MG90Sサーボ：茶→GND、赤→5V、橙（信号）→D5
4. スピーカー：赤（+）→D11、黒（-）→GND
5. レーザーモジュール：赤→5V、黒→GND

ステップ6: プログラミング

Arduino IDEでボード「Arduino Nano」、適切なCOMポートを選びアップロード。コード内のLightThreshold値で感度調整可能。音楽データはadithyalokesh17氏の「Take on me」等の楽曲をブザー/スピーカー用に変換したものを使用（SDカード不要）。

ステップ7: テストとトラブルシューティング

LDRを指で塞いでテスト。音楽が鳴らない→LightThresholdを増やす（感度UP）。勝手に鳴る→LightThresholdを減らす（感度DOWN）。シリアルモニターでLDRの生値（0-1023）を確認し、レーザー光が当たっている時の値を基準に閾値を設定するのがコツ。

ステップ8: PCB化

ブレッドボード回路をPCBに集約。電源入力端子と100µFコンデンサーを追加。

ステップ9-28: 組み立て手順（写真・GIFで詳細解説）

• サーボをベースにネジ止め（M2）
• レーザーダイオードをLaserClampに押し込み
• LDRをLdrClampに挿入（配線用小穴あり）
• DCジャック、スライドスイッチを半田付け・取り付け
• PCBをベースに固定（M2ネジ）
• 透明プラスチックシート（約75×17mm）をカバーに嵌め込み
• レーザークランプとLDRクランプをバー両端に取り付け（M4ネジ）
• レーザー光がLDR中心に当たるようクランプを回転調整
• ベースをホットグルーで壁に固定
• レーザーとLDRの配線をドア枠等に沿わせてPCBのスクリューターミナルに接続
• ディスペンサーをサーボに取り付け（電源投入時サーボが0度位置でロックされるので、その時に合わせる）
• カバーを取り付け（スピーカー内蔵、M3ネジ固定）
• Tic Tacを投入して完成！

コード

SmartPullUpBar.ino（ダウンロードのみ、プレビュー不可）。音楽再生にはtone()関数を使用し、楽譜データを配列で保持。

3Dモデル

Thingiverse: https://www.thingiverse.com/thing:4809522

回路図

ブレッドボード版とPCB版の2種類を掲載