[初回公開] 2018年10月29日
Raspberry Pi（ラズベリーパイ）は電子回路の入門用によく利用される OS 搭載の小型電子機器で、別売りのセンサーや AI カメラを接続することで IoT の試験的活用を見出すこともできるため、大学の研究室や企業でも活用されていることから Raspberry Pi の仕様比較と基本的な使い方について照会いたします。
このページの目次
１．IoT とは
IoT（Internet of Things）とは、家電のような大きな物からカードサイズよりも小さいタグなどにセンサーやカメラなどを取り付けてインターネット回線を介して遠隔操作やデータ収集、データ共有することを指します。
例えば一般家庭にある冷蔵庫の内部にカメラを付けることで外出先のスマホからでも自宅の冷蔵庫の中身を確認して情報の共有を図ることができます。
これにより食材を余計に購入して余らせてしまったり、反対に買い忘れを防止して食材と時間の無駄を省くことができます。
また、洗面台の床にセンサーを取り付けて鏡の前に立つだけで体重や体脂肪を自動的に測定し、その結果を鏡に表示させることができます。
これにより意図的に体重計に乗るといった主体的な動作をすることなく、普段の生活の中で自動的にデータを収集・集計して健康管理に活かすことができます。
IoT は電子回路で構成されているため、主に電子機器を製造販売する企業で開発されています。
最近では小中学校にてプログラムの授業が必須科目として取り入れられており、技術の授業で電子回路にプログラムで制御する学習が行われています。
学習に合わせて個人向けの電子回路入門キットとして Arduino（アルデュイーノ）や Raspberry Pi（ラズベリーパイ）がよく利用されています。
下記では Raspberry Pi（ラズベリーパイ）について紹介いたします。
1-1．Raspberry Pi が使えずに困ったこと
私が初めて Raspberry Pi を使ったとき、思ったように起動せずに大変困りました。
特に microSD カードの書き込みや OS のインストール手順でつまずき、機器を購入したもののまず何から始めればよいかわからず時間を浪費しました。
また、電源の供給が不安定で何度も再起動がかかり、正常に動作するまでに苦労しました。
この経験から、準備段階での確認と手順の正確な理解が非常に重要であることを痛感しました。
２．Raspberry Pi とは
Raspberry Pi（ラズベリーパイ）はイタリアのラズベリーパイ財団によって開発・販売されている小型のコンピュータで、電流の入出力装置の他、CPU やメモリを搭載して Windows のように OS が動作しているので小型パソコンとも呼ばれています。
Raspberry Pi の OS はデスクトップタイプもあり、本体に USB ポートと HDMI のポートがあるためマウスとキーボード、そしてディスプレイがあれば IoT としてではなくインターネット上のウェブサイトの閲覧やメールの送受信としても利用できます。
Linux ベースの OS が使えるため、安価にサーバの練習に利用することも可能です。
３．Raspberry Pi の仕様比較
Raspberry Pi には外付けのセンサーやカメラを取り付けて電力を共有して IoT 機器として利用するピンの他、Raspberry Pi を操作するマウスなどを接続する USB ポート、ディスプレイに状態を表示する HDMI などパソコンに近い機能が備わっています。
電子部品店を取り扱っている店舗で Raspberry Pi を購入することができ、下記は Raspberry Pi 3 model B と Raspberry Pi 5 の仕様の比較でございます。
| 項目 | 3 model B | 5 |
|---|---|---|
| 発売日 | 2016年02月：国内 | 2023年09月：英国 |
| CPU | Broadcom BCM2837 1.2GHz 64-bit quad-core ARMv8 Cortex-A53 |
2.4GHz 4コア Cortex-A76 （ARMv8、64bit、L2: 512KB、L3: 2MB） |
| メモリ | 1GB | 8GB LPDDR4X-4267 SDRAM、2133MHz |
| 接続コネクター | USB2.0 Standard A コネクター x 4 有線LAN（RJ-45 x 1：IEEE802.3i（10BASE-T）、IEEE802.3u（100BASE-TX）） HDMI x 1（出力） microSDカードスロット x 1 3.5mmジャック（オーディオ/コンポジットビデオ出力） Camera interface (CSI) Display interface (DSI) 40ピンGPIO |
USB2.0 コネクター x 2 USB3.0 コネクター x 2 HDMI x 2（出力） 有線LAN（RJ-45 x 1：IEEE802.3i（10BASE-T）、IEEE802.3u（100BASE-TX）） microSDカードスロット x 1 3.5mmジャック：なし Camera interface (CSI)：要ケーブル Display interface (DSI)：要ケーブル 40ピンGPIO |
| Bluetooth | Bluetooth V4.1、Bluetooth Low Energy (BLE) | Bluetooth Ver5.0＋LE （BLE） |
| 無線LAN | IEEE802.11b/g/n(2.4GHz) | IEEE 802.11 b/g/n/ac 2.4/5GHz デュアルバンド |
| 電源定格 | DC 5V | USB Type-Cソケット 5V/5.0A PD使用 |
| 消費電流 | 1.3A | アイドル時：約2.7W、ストレス時：7.1W (実測値) |
| 外形寸法 | 約86(W) x 57(D) x 17(H) mm | 約85(W) x 56(D) x 18(H) mm |
| 質量（本体のみ） | 約45g | 約46g |
| 動作温度範囲 | 0～70℃ | 0～70℃ |
| 取得規格 | RoHS 指令準拠、電波法 工事設計認証 |
４．Raspberry Pi の構成
Raspberry Pi 3 の購入時はパソコンのようにケースが無く、電子基盤がむき出しの状態になっています。
ただし、Raspberry Pi シリーズは販売台数が多いことからサードパーティー製の付属品が数多く販売されており、上図の Raspberry Pi の外観は専用のケースに入れた状態となっています。
尚、Raspberry Pi の小さな基盤の中に DC 電源の供給口やセンサーなどを取り付けるピンが収められており、ピンに接続する場合はケースの蓋を取り外して利用します。
4-1．Raspberry Pi の外観とピン配置
Raspberry Pi は小さな電子基板の中に入出力するポートや CPU、メモリなどが一つにまとまっており、各パーツが四方に分散して配置されています。
USB ポートは Type-A が 4 つあるため、マウスとキーボード以外にも USB メモリを挿すことができます。
また、Bluetooth と無線 LAN の機能があるので通信はワイヤレスで行うことが可能ですが、有線の LAN ポートも搭載されています。
4-1．Raspberry Pi の裏側
Raspberry Pi がパソコンと大きく違うのはハードディスクや SSD といった大容量の記憶媒体が無い点です。
そのため、microSD カードを挿すスロットがあり、Raspberry Pi の OS はその microSD カードに入れることで起動します。
上図のように Raspberry Pi の裏側に microSD カードのスロットがあり、利用するセンサーの種類や用途に応じて Raspberry Pi が入った microSD を用意しておけば切り替えながら利用することができます。
５．Raspberry Pi の販売価格
Raspberry Pi はサイズや搭載メモリといった仕様が異なる種類が販売されています。
秋葉原を始め、地方でも電子部品を取り扱っている店舗で購入することができ、インターネットでも入手が可能です。
- Raspberry Pi 3 model B – 3,500 円から 6,500 円
- Raspberry Pi 5（8GB） – 約 15,000 円
最近では Raspberry Pi 3 以降、数年ごとにメジャーバージョンが上がった最新機器が販売されていますが、仕様をコンパクトにしたものなどが不定期に発表されています。
６．Raspberry Pi の基本的な使い方
Raspberry Pi は OS がインストールされた microSD カードが必要で、セットアップの主な手順は下記となります。
- 専用の microSD カードに OS をインストールする
- Raspberry Pi の microSD カードスロットに microSD カードを挿入する
- USB キーボード、USB マウス、HDMI ディスプレイ、電源アダプタを接続する
- 電源を入れ OS を起動する
- ネットワークを設定する（有線 LAN または無線 LAN）
- リモートアクセスなど必要な設定を行う
この基本的な操作方法をマスターすると、各種の電子機器やセンサーと組み合わせて IoT システムを作成することが可能になります。
７．Raspberry Pi の総評
Raspberry Pi は電子回路の学習やセンサーを利用した IoT の入門に最適なデバイスです。
Linux 系 OS で動作するため、サーバの学習にも役立ちます。
多様なセンサーや付属部品が数多く販売されており、学習用だけでなく工場や事務所での試験導入にも向いています。
使いやすさと汎用性が高く、初心者からプロまで幅広く支持されています。
これから IoT を始めたい方には特におすすめの機器です。
7-1．Raspberry Pi の満足点
Raspberry Pi の満足点は、通常なら電子部品を一つ一つハンダ付けしなければならない部分が、電力供給や USB 端子などすべて揃っている点にあります。
OS が動作し、マウスやディスプレイを直接接続して手軽に操作できるのも魅力です。
さらに無線 LAN 機能によりセンサーから直接サーバへ情報を送信可能で、SSH による遠隔操作やファイルサーバとしての利用もできます。
ブラウザも使え、多彩な使い方ができる点が評価されています。
- 手頃な価格でパソコン並みの性能が得られる
- 豊富な周辺機器とアクセサリーが揃っている
- 世界中に大きなユーザーコミュニティがあり情報が豊富
- 小型で省電力、IoT に適している
7-2．Raspberry Pi の不満点
不満点としては、パソコンとは違い冷却ファンなどの冷却装置がないため、長時間の稼働に向いていない点が挙げられます。
実際に炎天下で長時間使用すると部品が溶けることもあるため、環境と稼働時間の管理が重要です。
また、防塵・防水性能がないため、工場や屋外などの過酷な環境での業務用途には不向きです。
入門機器としては十分ですが、業務用には適さない部分も理解しておく必要があります。
- 標準状態ではハードディスクがないため、microSD カードの管理が重要
- セットアップに慣れが必要で初心者には少し難しいこともある
- 電源が不安定だと動作に支障が出ることがある
８．まとめ
本記事では、Raspberry Pi の基本的な仕様や機能、使い方について詳しく解説しました。
Raspberry Piは小型で手頃な価格ながら、パソコン並みの性能を持ち、電子回路やIoTの入門に最適なデバイスです。
セットアップや操作には多少の慣れが必要ですが、世界中に多くのユーザーコミュニティが存在し、情報やサポートも豊富にあります。
用途に応じたセンサーや周辺機器を組み合わせることで、様々なIoTシステムの構築が可能です。
ただし、冷却や耐環境性能には注意が必要であり、長時間の連続稼働や過酷な環境での使用には適していません。
用途や環境を考慮して適切に活用することで、Raspberry Pi の魅力を最大限に引き出せます。
これから Raspberry Pi を使った電子工作や IoT に挑戦される方にとって、本記事が参考になれば幸いです。
