楽しく遊ぶための初心者にもわかる電子工作のヒント 最小限必要なもの

電子工作に最小限必要なことは・・・  (1-1)

難しい理論よりは、楽しむことを考えると、まず、簡単な回路図を読めることが必要です。

下の回路図を見てください。 私自身、これがよくわかりませんでした。

これは「閉じていない回路」で、1000Ωの端で測った電圧は、両方とも同じ5Vですが、実際に測定してもそうなるし、点線の部分を短絡して「閉じた回路い」にすると、赤字のようになるのですが、いまでも不思議な気持ちが消えていません。


これは「プルアップ抵抗」の考え方として、しばしば出てきます。

この1000Ω(1kΩ)は「開いた回路」では、電流を制限するためのもので、5V/1000Ω=0.005A に制限した5Vを後ろの回路に与えるためのもので、電圧を低下させる役目はありません。

このように、何気ない回路も、実は重要な内容があります。何かをやっているうちに少しずつわかってくるので、

 1)簡単な回路図は無視しないで読む
 2)実際に回路図を見て配線してみる
 3)簡単な回路図で、電気の流れをイメージする
 4)テスターで電圧などを測定して回路の結果を確認する

などができればどうにかなると思いますので、自分で回路を作ることを楽しんでいただきたいと思います。

以下はもちろん、読み流していただく程度でいいと思います。

まず、ここで使っている【回路図】ですが・・・ 

フリーソフトBSch3Vを使わせていただいて記事中の回路図部分を書いています。

LEDの回路測定例

結構便利です。 「BSch3V」というフリーソフト(こちら)のサイトから、無料ダウンロードできますので、興味があればのぞいてみてください。

このソフトの部品表記などは最新のJIS表記ではないものも使われていますが、フォーラムのみなさんが使いやすいように改善されているものなので、細かいことは考えずに、標準の仕様のままで使わせていただいています。

主に「ブレッドボード」を使っています

ここで紹介している多くの内容は、ブレッドボードを多用しています。

ブレッドボードに組んだイメージ写真を添付していますが、私自身も、いきあたりばったりで回路をつくっていますので、ぜひ、回路図をみながら自分なりのやり方で、ともかく組み立てて確認してくださいね。

ブレッドボード部品

ブレッドボードはいろいろな大きさが販売されていますが、最初は10cm以下の小さなもので充分です。(小さなブレッドボードは2-300円程度で、同メーカーのものを2-3個同時に購入しておくと便利です)

ジャンパー線やジャンパーピンも同時に購入しておきましょう。

ジャンパー線で何でも配線できますが、少し慣れると、スッキリした配線にしたくなってジャンパピンを多用するようになっていくので、事前に購入しておくのがいいと思います。

ブレッドボード内の配線

ブレッドボードは水色線のように穴の内部がつながっていて、配線が非常に簡単になるように作られています。 真ん中の溝を利用してICを取り付けたり、両端の電源ラインを使って、たくさんのLEDをつけたり・・・と、自由に使うことができます。

注意する点は、差込口が「馬鹿になりやすい」ことです。 無理に部品やピンを押し込むと、穴のロック端子の部分が「バカ」になって、その部分がうまく固定できなくなってしまうので、「優しく差し込む」ということを頭に叩き込んでおきましょう。

まず、手を動かす

このHPの回路の多くは、電子部品のデータシートに載っている回路のものですが、データシートの回路の説明はほとんど無いものが多いので、実際に組み立てながら、なるべくわかりやすく書くようにしました。

必要な理論や知識は?

私は、最初日本を買い込んだのですが、そんなことをしないでも、電子工作は十分に楽しめます。

例えば、本を読むと、オームの法則がでてくるのですが、法則の内容を覚えるよりも、抵抗値、電流、電圧の計算の仕方を覚えたほうが実践的です。

検討したい回路の例

理論や法則は「一つの道具」ですので、知れば便利ですが、事前に学ぶ必要なものでもないので、必要になれば勉強すればいいのです。

簡単な回路図を読めるようになりましょう

簡単なLED点灯回路

ここではほとんど直流を扱うので、回路図では電気の流れや状態をイメージしていくようにすると、回路に親しみが出てくるでしょう。

LEDに流れる電流が10mAであれば、少しLEDが暗いかもしれないことや、これを明るくなるようにするにはどうしたらいいのか? ・・・ というようなことを電気の流れで考えていくと、楽しさも増していくでしょう。


実際に配線してみる

「やってみる」ことが重要です。 頭で理解できたらいいのですが、やってみるほうが確かです。

もちろん、失敗やトラブルもあります。

私自身も、このHPの記事だけではなく、いろいろな実験をやっている過程で、トランジスタに大きな電流を流してしまったり、LEDを焼き切ったり、電解コンデンサの定格以上の電圧をかけたりして、それらを破損させる失敗もたくさんやっています。  

実際にLEDをつけてみた

最初にある程度の部品類を購入しておきましょう

下表は、記事中で取り上げた部品類をピックアップしたものです。 予算が許せば、いろいろな部品を前もってまとめ買いしておくと作業がはかどります。

WEBで購入する場合は送料も気になります。 参考に、私のHPで取り上げた主要部品を書き出してみました。 

これを参考に、まとめて購入しておくと作業がはかどるでしょう。

このHPで使用した部品例

道具類を除けば、抵抗、コンデンサなどの部品は安価です。 アマゾンなどで安価なセットが販売されていますが、多くは、ほとんど使わないのでムダになりますが、持っていると便利なことも確かです。 私は、抵抗類、コンデンサ類、バイポーラトランジスタ類のセットをアマゾンで購入しています。

→アマゾンの抵抗器セットを見てみる 

個々の部品類は、こちらのページで紹介している通販ショップが購入しやすいでしょう。

私は秋月電子さんでの購入が多いのですが、大阪の日本橋(電気街)にマルツさん、共立(デジット)さん、千石さんなどの店舗でも購入していますが、コロナの影響もあって、最近はもっぱらネット購入です。

Amazon・楽天などには、面白い製品類やセット販売が販売されています。 これらは見るだけで楽しいものですし、けっこう安価ですので、 たまには目を通しておくといいでしょう。

→AmazonでLEDを見る 

常用する電源を用意しましょう

「乾電池」を電池ケースに入れて使うのが手っ取り早いのですが、4個を直列にすると6.5V以上になるなど、きっちり「6V」・・・ではないことや、すぐに電圧低下が起こるのが気になります。

5Vを多用していますので、下にアダプターを改造した「定電圧電源」を紹介していますので、これをヒントに、5V電源を用意しておくと便利です。

その他の電源については、こちらで紹介しています。

単3用乾電池ケース 電池ケース

5V電源を自作しましょう

電子工作ではまず、5Vの電源があれば便利です。

以下のように、家庭で余っているスマホ充電アダプターを改造して、5Vの電源を自作しておくと便利です。

これらのアダプターはリチュームイオン電池の充電に使うもので「定電圧電源」になっており、電圧は安定しています。

ちなみに、この製品は「5V 1A」ですが、もしも2Aなどの容量の大きいものがあれば、それに越したことはありませんが、1Aのものでも十分に使用できます。

スマホ充電器を改造したブレッドボード用電源加工後の定電圧電源

この写真のように、ブレッドボード用のピンを取り付けていますが、ワニ口クリップをつけておくのもいいかもしれません。 

改造の仕方は簡単で、スマホに差し込む側についている「ミニUSBプラグ」の根本を切断して、そのコードの皮をはいで、4本の先のうちからテスターで電圧のでている2本の線を選ぶだけです。

この場合は「赤・黒・緑・シロ」の4本のうちの「赤と黒」の2本で5Vの電圧が出ていて、その他の2本(緑・シロ)は使いませんので殺しておきます。

テスターでその電圧を測ると、4.94Vになっています。もちろん、電圧は、安定しています。

USB用のシールド線 中には4本の線があり、5V電源は2本から

【参考】トランジスタやオペアンプのところで、電源を2つ(または正負電源)を使う記事が出てきます。家庭に5Vのアダプターが余っておれば、そのときに使えますので、このような充電用アダプターは捨てずにキープしておいてください。

テスターは2つあると便利です

テスターは絶対に必要ですし、できれば2台持ちがおすすめです。 

安価なものでも十分に使用できます。 そしてしばしば、電流と電圧など2箇所を同時に測りたい場合がしばしば出てくるので、2つあると便利です。

私が使用している、安価なデジタルテスター テスターの例

このHPでは、テスターで精密測定するのではなくて「確認用」ですので、5000円以下のテスターでも必要充分な測定ができます。

左のテスターは400円程度ですが十分重宝しています。

もちろん、この2つの測定値にわずかな差異がありますが、どちらの数値が正しいとも言えませんし、「確認用」と考えて使えば全く問題ありません。

電流、電圧、抵抗の測定ができるようになっておきましょう

ここではテスターの使い方は取り上げませんが、下のような回路の値を測定しますので、使い方に慣れておきましょう。

電流の測定は、回路の途中に「直列に」電流計が入るので、ちょっと面倒ですが、このようなかんたんな回路を作って、いろいろな点を測定してみましょう。

LED回路の実際の計測例

測ってみると、こんな感じです。 黒字が「呼び値」、赤字が測定値で、「A」「V」がテスターで測った値です。 

この測定値も何か変な感じがしますが・・・

測定した数字をみると、①各部品の電圧降下の和が電源電圧になっていない  ②直列では各部に流れる電流値が等しいはずだが違いがある  ③オームの法則に合っていない ・・・ などのおかしいことも出てきます。

実は、測定値では、こういうことはたえず発生します。 

測定値には、「誤差の問題」「測定自体の問題」「環境の問題」「避けられない問題」などがいつもつきまとっていて、正しい値を突き詰めていくのは非常に難しいのですが、ここでは、(変な言い方ですが) 測定器で測定した値は、「基本的に正しい」と考えるようにすると、納得して測定できます。 

このHPのような測定は状態を確認することだと割り切って、ともかく、テスターを使って、抵抗、電流、電圧が、適当なレンジを使って測定できるくようになっておきましょう。

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(来歴)R1.12記事作成  R2.4 見直し R2.8ページを2コラムに R2.9見直し

電子工作記事の目次

最小限必要なことのおさらい(1-1)

最小限必要なことのおさらい(1-2)

電子工作に使う電源のいろいろ(1-3)

最小限 必要な準備をしましょう

LEDで遊んでみよう

Arduino用センサキットのLEDで遊べそうですか

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ろーそくICとはどんなものなのでしょうか

モーターを使って遊んでみよう

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オペアンプを使った発振回路

タイマーIC NE555を使って見よう

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コンデンサマイク用ミニアンプを試作

10進カウンタICとシフトレジスタIC

ボルテージディテクタ・リセットIC

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テスターとオームの法則から始まる電子工作

応用のページのINDEX(目次)

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