nRF24L01+とATtiny85で実現する3ピン無線センサ送信

必要な部品と材料

部品	数量	備考
nRF24L01+ モジュール	2	送信側・受信側各1個
ATtiny85	1	送信側マイコン
Arduino UNO	1	受信側・ATtiny85書き込み用
セラミックコンデンサ 10nF	1	電源安定化用
カーボン皮膜抵抗 22kΩ	1	3ピン制御用
スイッチングダイオード 1N4148	1	3ピン制御用
3.3V電源	1	nRF24L01+用（5V不可）
nRF24L01+ ソケットアダプタ	1	任意（安定動作に推奨）

プロジェクト概要

前回の「Arduino UnoでATtiny85をプログラミング」に続くプロジェクトです。安価なATtiny85を採用した後、センサデータを安価に無線送信する方法を探し、低消費電力RFトランシーバ「nRF24L01+」にたどり着きました。しかしATtiny85はピン数が少なく、通常のSPI接続（CE, CSN, SCK, MOSI, MISOの5ピン）ではセンサ接続ピンが足りません。そこで「nRF24L01+を3ピンで制御する」手法（Ralph Doncaster氏の手法）を実装し、残りのピンをセンサ入力に割り当てられるようにしました。

システム構成：送信モジュールと受信モジュール

• 送信側（Transmitter）：ATtiny85 + nRF24L01+。3ピンで無線送信し、残りピンでセンサ読み取り。
• 受信側（Receiver）：Arduino UNO + nRF24L01+。受信データをシリアルモニタに出力。

ライブラリは RF24 library (TMRh20版) を使用。Arduino IDEのライブラリマネージャから「RF24」で検索してインストール可能です。

送信側（Transmitter）の構築

必要部品

• ATtiny85
• nRF24L01+
• セラミックコンデンサ 10nF
• カーボン皮膜抵抗 22kΩ
• スイッチングダイオード 1N4148

配線（3ピン制御のポイント）

通常SPIでは5ピン必要ですが、CEとCSNを同じピン（PB3/ピン2）に割り当て、ダイオードと抵抗で信号を分離することで3ピン（SCK, MOSI, 共通CE/CSN）に削減しています。詳細な配線は以下の画像を参照してください。

送信側スケッチ（sender.ino）

#define CE_PIN 3
#define CSN_PIN 3  // CEとCSNを同一ピンで共有（3ピン構成）
#include "RF24.h"

RF24 radio(CE_PIN, CSN_PIN);
byte address[11] = "SimpleNode";
unsigned long payload = 0;

void setup() {
  radio.begin();
  radio.setAutoAck(1);
  radio.setRetries(15,15);
  radio.openWritingPipe(address);
}

void loop(void){
  payload++;
  radio.write(&payload, sizeof(unsigned long));
  delay(1000);  // 1秒ごとにインクリメント値を送信
}

※ATtiny85への書き込み方法は前回記事「Programming ATtiny85 with Arduino Uno」を参照してください。

受信側（Receiver）の構築

必要部品

• Arduino UNO
• nRF24L01+
• nRF24L01+ ソケットアダプタ（任意）

配線

Arduino UNOの標準SPIピン（SCK=13, MOSI=11, MISO=12）に加え、CE=7, CSN=8を使用します。

受信側スケッチ（receiver.ino）

#define CE_PIN 7
#define CSN_PIN 8
#include <SPI.h>
#include "RF24.h"

RF24 radio(CE_PIN, CSN_PIN);
byte address[11] = "SimpleNode";
unsigned long payload = 0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  radio.begin();
  radio.setAutoAck(1);
  radio.setRetries(15,15);
  radio.openReadingPipe(1, address);
  radio.startListening();
}

void loop(void){
  radio.stopListening();
  radio.startListening();
  radio.read(&payload, sizeof(unsigned long));
  if(payload != 0){
    Serial.print("Got Payload ");
    Serial.println(payload);
  }
  delay(1000);
}

重要：nRF24L01+の電源について

nRF24L01+は必ず**3.3V**で駆動してください。Arduino UNOの3.3V出力は電流容量が不足し、モジュールが正常動作しないことがよくあります。以下のいずれかの対策を推奨します：

1. 別途3.3Vレギュレータ（例：AMS1117-3.3やLD1117-3.3）で安定化電源を作る
2. モジュールのVCC-GND間に10μF以上の電解コンデンサを直結する
3. nRF24L01+用ソケットアダプタ（オンボードレギュレータ付き）を使用する

動作確認

1. 送信側に電源を投入（自動的に送信開始）
2. 受信側のArduinoをPCに接続し、シリアルモニタ（115200bps）を開く
3. 「Got Payload 1」「Got Payload 2」...と1秒ごとに表示されれば成功

実装例：ユニバーサル基板へのはんだ付け

ブレッドボード上で動作確認後、ユニバーサル基板にはんだ付けして常設化しました。

まとめと今後の展開

このプロジェクトでは、ATtiny85の限られたピン数でnRF24L01+を制御し、残りのピンをセンサ入力に使えることを実証しました。フィードバックや改善提案を歓迎します。

回路図ファイル（Fritzing）

• nRF24L01+ (With Socket) ATtiny85.fzz
• nRF24L01+ Arduino Uno.fzz