ArduinoとMQTTでスマートホームを自作！IoTセンサーデータをクラウドに送る方法

「Arduinoでセンサーのデータは取れるようになったけど、それをクラウドに飛ばして、どこからでも確認できるようにしたい…！」

そんな風に思ったことはありませんか？実はその一歩、MQTTというプロトコルを使うと、驚くほどシンプルに実現できるんです。今回はArduinoとMQTTを組み合わせて、スマートホームの第一歩となるIoTセンサーデータのクラウド送信を一緒に試してみましょう！ 🏠✨

📌 この記事の対象読者

Arduinoでセンサーを動かした経験がある方（初〜中級者）
IoTやスマートホームに興味がある方
MQTTという言葉を聞いたことはあるけど、よくわからない方

Contents

MQTTってそもそも何？
今回使う環境・部品の確認をしておきましょう
ライブラリのインストール
センサーデータをMQTTで送信するコード
受信側：Pythonでデータをサブスクライブしてみよう
さらに発展させるアイデア
まとめ

MQTTってそもそも何？

smart home IoT / Photo by Jakub Zerdzicki via Pexels

まず「MQTT」という言葉、ちょっと聞き慣れないですよね。

イメージとしては、超軽量な「伝言板」システムです。センサーが「温度は25℃だよ」と伝言を書いて（＝パブリッシュ）、スマホやサーバーがその伝言板を見に来る（＝サブスクライブ）。その伝言板の役割を果たすのがMQTTブローカーです。

つまり、こんな流れになります。

Arduino（センサー側）がデータをMQTTブローカーに送信（パブリッシュ）
MQTTブローカー（クラウド上）がデータを一時保管
スマホやPCがブローカーからデータを受信（サブスクライブ）

HTTP通信と違って常時接続・低消費電力・軽量なのがMQTTの強み。IoTデバイスとの相性が抜群なんです 💡

今回使う環境・部品の確認をしておきましょう

📦 ハードウェア

Arduino（ESP32 または ESP8266 推奨 ※Wi-Fi内蔵モデル）
温湿度センサー（DHT11 または DHT22）
ブレッドボード・ジャンパーワイヤー

💻 ソフトウェア・サービス

Arduino IDE（2.x系）
MQTTブローカー：HiveMQ Cloud（無料プランあり）または Mosquitto（ローカル）
ライブラリ：PubSubClient（MQTT用）、DHT sensor library

今回は手軽に始めるためにHiveMQ Cloudの無料ブローカーを使います。アカウントを作成してホスト名・ポート・ユーザー名・パスワードをメモしておきましょう。

ライブラリのインストール

Arduino IDEのライブラリマネージャーから以下の2つをインストールします。

PubSubClient（by Nick O’Leary）
DHT sensor library（by Adafruit）

メニューから「ツール → ライブラリを管理」を開いて、それぞれ検索してインストールするだけです。簡単ですよね 😊

センサーデータをMQTTで送信するコード

では早速コードを書いていきましょう！ポイントをまとめるとこんな感じです。

Wi-Fiに接続してからMQTTブローカーに接続する
DHT11センサーで温湿度を読み取る
読み取ったデータをJSON形式でパブリッシュ（送信）する
5秒ごとにデータを送り続ける


#include <WiFi.h>          // ESP32のWi-Fiライブラリ
#include <PubSubClient.h>  // MQTTライブラリ
#include <DHT.h>           // 温湿度センサーライブラリ

// ===== Wi-Fi設定 =====
const char* ssid     = "YOUR_WIFI_SSID";      // あなたのWi-Fi名
const char* password = "YOUR_WIFI_PASSWORD";  // Wi-Fiパスワード

// ===== MQTTブローカー設定（HiveMQ Cloud）=====
const char* mqtt_server   = "YOUR_HIVEMQ_HOST"; // ブローカーのホスト名
const int   mqtt_port     = 8883;               // TLSポート
const char* mqtt_user     = "YOUR_USERNAME";
const char* mqtt_password = "YOUR_PASSWORD";
const char* mqtt_topic    = "home/sensor/temp"; // データを送るトピック名

// ===== DHT センサー設定 =====
#define DHTPIN  4      // センサーを接続したGPIOピン番号
#define DHTTYPE DHT11  // DHT11を使用

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
WiFiClient   wifiClient;
PubSubClient mqttClient(wifiClient);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  dht.begin();

  // Wi-Fiに接続する
  Serial.print("Wi-Fiに接続中...");
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println(" 接続完了！");

  // MQTTブローカーの設定
  mqttClient.setServer(mqtt_server, mqtt_port);
}

void reconnect() {
  // ブローカーに接続されていない場合は再接続を試みる
  while (!mqttClient.connected()) {
    Serial.print("MQTTブローカーに接続中...");
    if (mqttClient.connect("ArduinoClient", mqtt_user, mqtt_password)) {
      Serial.println(" 接続完了！");
    } else {
      Serial.print(" 失敗（エラーコード: ");
      Serial.print(mqttClient.state());
      Serial.println("）5秒後に再試行します");
      delay(5000);
    }
  }
}

void loop() {
  if (!mqttClient.connected()) {
    reconnect(); // 切断されていたら再接続
  }
  mqttClient.loop(); // MQTTの内部処理を維持

  // DHT11からデータを読み取る
  float humidity    = dht.readHumidity();
  float temperature = dht.readTemperature();

  // センサー読み取りエラーチェック
  if (isnan(humidity) || isnan(temperature)) {
    Serial.println("センサーの読み取りに失敗しました");
    return;
  }

  // JSON形式でデータを組み立てる
  String payload = "{\"temperature\": " + String(temperature) +
                   ", \"humidity\": " + String(humidity) + "}";

  // MQTTブローカーにデータをパブリッシュ（送信）
  mqttClient.publish(mqtt_topic, payload.c_str());

  Serial.println("送信データ: " + payload);

  delay(5000); // 5秒ごとに送信
}

ここが重要です ⚡

mqtt_topicのhome/sensor/tempはトピック名です。スラッシュで階層を表現できるので、home/livingroom/tempのように場所ごとに分けると管理しやすくなります
reconnect()関数で接続が切れても自動で復旧するようにしています
データはJSON形式で送っています。後でダッシュボードで扱いやすくなりますよ 😄

受信側：Pythonでデータをサブスクライブしてみよう

ArduinoからMQTTにデータを送れたら、今度はそれを受け取る側も作ってみましょう。PCでPythonを使ってリアルタイムにデータを受信できます。

まずpaho-mqttライブラリをインストールします。


pip install paho-mqtt

そしてこちらがサブスクライブ（受信）するPythonコードです。


import paho.mqtt.client as mqtt
import json

# ===== MQTTブローカー設定 =====
BROKER   = "YOUR_HIVEMQ_HOST"
PORT     = 8883
USERNAME = "YOUR_USERNAME"
PASSWORD = "YOUR_PASSWORD"
TOPIC    = "home/sensor/temp"  # Arduinoと同じトピック名を指定

def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    """ブローカーに接続したときに呼ばれる"""
    if rc == 0:
        print("✅ MQTTブローカーに接続しました")
        client.subscribe(TOPIC)  # トピックを購読（サブスクライブ）開始
    else:
        print(f"❌ 接続失敗（コード: {rc}）")

def on_message(client, userdata, msg):
    """メッセージを受信したときに呼ばれる"""
    payload = msg.payload.decode("utf-8")
    data    = json.loads(payload)  # JSON文字列をPythonの辞書に変換

    temperature = data["temperature"]
    humidity    = data["humidity"]

    print(f"🌡️  温度: {temperature}℃  💧 湿度: {humidity}%")

# MQTTクライアントの設定
client = mqtt.Client()
client.username_pw_set(USERNAME, PASSWORD)  # 認証情報をセット
client.tls_set()                            # TLS暗号化を有効化
client.on_connect = on_connect
client.on_message = on_message

client.connect(BROKER, PORT, 60)
client.loop_forever()  # メッセージを受け取り続ける（Ctrl+Cで終了）

ポイントをまとめるとこんな感じです。