STEAM教育におけるコネクターの基礎知識
1. コネクターとは?
電子機器や部品同士を接続し、電気的に連絡可能とする接続器のことです。コネクターで接続することにより、電源や信号のやり取りが可能になります。
2. なぜコネクターが必要か?
電子機器や部品同士間の接続が目的ですが、より簡単に接続できることがコネクターのメリットです。
さまざまなメーカーが同じ規格のコネクターを利用することで、簡単に相合接続が可能になります。
STEAM教育において、コネクター付きケーブルを利用することで、ブレードボードを介さなくても、マイコン・シングルボードコンピューターと各種センサー・モジュールを接続することが可能になります。電子工作の部分を省略することにより、初心者の学習ハードルを下げることに繋がります。

(図:様々なmicro:bit用拡張ボードと付属しているコネクター)
3. よく使うコネクターの種類
STEAM教育やプログラミング教育でよく利用するコネクターは、以下の種類があります。
規格 | 表記 | ピッチ | よくあるピンの数 | よく利用するメーカー |
PH | PH2.0 | 2.00mm | 2P, 3P, 4P | micro:bit本体の電源ポート、DFRobot, Yahboomなど |
XH | XH2.54 | 2.54mm | 2P, 3P, 4P | Yahboomなど |
QI (デュポン) | 2550 | 2.54mm | 2P, 3P | DFRobot, Yahboomなど |
HY | HY2.0 | 2.00mm | 4P | Grove、M5Stackなど |
PH、XH、HYは反対接続防止できますが、QI (デュポン)は反対でも接続できるので、接続時に方向を注意する必要があります。
また、PH、XH、HYはしっかり接続されるため、比較的に抜き差しがしにくいです。反対にQI (デュポン)は、抜き差ししやすく、振動の多い環境では、意図せず抜ける可能性があります。
※ コネクターの種類が異なると直接な接続ができません。変換コネクター等を用意する必要があります。
※ 同じ規格でも、メーカー・ケーブルによって、ケーブルの色や順番が異なることがあります。接続する際、必ず各PINの用途を確認してから接続してください。

(図:PH2.0 3Pinコネクター)

(図:QI(デュポン)3Pinコネクター)

(図:HY 4Pinコネクター)
4. ピッチについて
多くのコネクターのピッチは2.54mmです。(25.4mm=1インチ、2.54mm=1/10インチ)
ユニバーサル基板やブレードボードの穴は等間隔(多くの場合は2.54mm間隔)に並んでいるため、それに合わせて、ICや各種センサー・モジュールの足も同じ寸法です。
この間隔を基準に作られた各種電子部品との接続でコネクターを利用するため、コネクターのピッチも2.54mmが多いです。
5. 各メーカーが主に利用するコネクター
5.1 micro:bit本体
micro:bit本体には、PH2.0 2Pのコネクターが付属されています。電源供給用として利用します。
マイクロUSBとmicro:bit下部(5つの丸がある部分)もコネクターですが、ここでは説明を省略させていただきます。

(図:micro:bit本体のPH2.0 2Pinコネクター)
5.2 DFRobot社製品
Gravityシリーズ製品をはじめ、各種拡張ボード、拡張デバイスやロボットカーでよく利用するのは、PH2.0 2P、PH2.0 3P、QI (デュポン) 2550 3Pのコネクターです。

(図:センサー・モジュール側のPH2.0コネクター)
Gravity シリーズでは、専用ケーブル(PH2.0 3P - QI (デュポン) 2550 3P)を付属していることが多いです。容易にアナログ・デジタル・I2Cの種類が区別できるよう、センサー・モジュールに種類が記載されているほか、専用ケーブルの色も異なります。

(図:モジュール(PH2.0)と拡張ボード(デュポン)の接続)
また、片方のコネクターがQI (デュポン) 2550 3Pを利用することで、より幅広い接続が可能になります。
そのほか、ターミナルブロックを利用できる拡張ボードも複数の種類があり、中上級者でも使い安いコネクターを提供していることが特徴です。
電源については、USB以外に、PH2.0を利用することが多いです。

(図:デュポンコネクターとブレードボードの接続)
5.3 Yahboom社製品
全シリーズが共通して PH2.0 4Pコネクターを多く利用します。コネクターが統一されている分、初心者にとって製品選びもしやすいです。

(図:PH2.0 4Pinコネクターを使ってモジュールに接続)
また、PH2.0 4P、QI (デュポン) 2550 4Pに加えて、ワニ口クリップまで対応するセンサー・モジュールシリーズも用意されていますので、コネクターの対応範囲が豊富です。1つのセンサー・モジュールで多様な接続に対応可能です。
また、USB以外に、一部製品の電源・モーターでは、XH2.54コネクターを利用します。

(図:モジュール(PH2.0)、サーボ(デュポン)と拡張ボードの接続)
5.4 その他よく使われるコネクター
上記のほか、GroveやM5Stackシリーズで利用されているHY2.0 4Pコネクターがあります。PHやXHコネクターと似ていますが、それぞれの互換性がありませんので、ご注意ください。

(図:HY2.0 4Pコネクターのセンサー)

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