楽しく遊ぶための初心者にもわかる電子工作のヒント

テスターがあれば気軽に遊べる電子工作

このページは、思いついたことを、長々と書いている、気休めのページです。

INDEXのページ(→こちら)で、電子工作を始めようと思ったら、まず、5000円を出費して、最低限の道具を揃えて、それでLEDを点灯させることをやってみて、それが面白そうなら続ければいい・・・ということを書きました。

じつは、そこでは、「きっと、それで電子工作が嫌になることはない・・・」と、今後も続けていただけるだろう・・・という前提で、ハンダゴテや工具類を含んだ予算になっているのですが、実際のところは、写真(再掲)の、テスター、抵抗、LED、ブレッドボードセットだけで充分で、これだけの購入では3000円でお釣りが来ると思いますので、それに、家庭に余っている5Vの電源を使って、LEDのページ(→こちら)で、点灯の様子を自分でやってみれば、それだけで、電子工作が自分にむいているかどうかがわかるので、それから始めてみてもいいでしょう。

あると便利なテスターと部品類 これだけ購入すれば結構遊べる

以下の記事も、電子工作は、「思いつきで何かをしてみる」だけでも楽しめますよ・・・ということで、大した内容ではありませんが、「自分でやってみると、いろいろなことが見えてくる」・・・ という例です。 その前に、

テスターは、2つあるといい・・・

私は現在、3つのテスターを使っています。 全て3000円程度以下のものですが、安価なものでも、精度や使用勝手・使用範囲などでは、特に問題はありません。

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電圧を、同時に測りたい場合が結構ありますので、安価なもので充分ですので、複数のテスターを持っておくと便利です。 私は、真ん中のものを常用しています。

テスターは必須です

左のものは、400円で購入したもの(現在は600円程度で販売されています)ですが、このように安価なものでも、趣味の電子工作程度では、全く問題はないので、出来れば、2つのテスターがあると、かなり便利です。

テスター2台で遊んでみます

テスターは、抵抗を測定するための電池が入っています。

そこで、多分、これは正しい使い方ではないかもしれませんが、ともかく下のように、片一方を抵抗の最低レンジ、もう一方を、20Vレンジにして、測定棒をつないでみてください。

2台の両方とも、3V近くの電圧です。(ただ、上の右側のテスターの場合は、自動レンジになっていて、不確かそうな変な数字が出るので、省いています)

テスターをテスターで測る

テスターの裏ぶたを開けて見ると、いずれにも、006Pの9Vの電池が入っていて、9Vの電圧を下げて、抵抗を測定するような仕組みのようです。

そして、さらに、右のテスターの取扱説明書を見ると、「開放端子間電圧2.8V、電流2.2mA以下」とあるので、この2.79Vは、その電圧が表示されていて、2.2mA以下の電流を、抵抗測定の最低レンジで流すことができる・・・ということがわかります。

テスターの裏蓋は、電池を交換する場合に開ける以外は見ることがありませんが、一度、時間があるときに、開けて見るだけでも、面白いですよ。

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テスターでLEDが生きているかどうかを見る

3V近くの電圧で、2.2mA以上の電流が流れないのですから、このテスターで、LEDが生きているかどうかが確認できますね。(もちろん、上の3つのテスターには、LEDがチェックできるようになっていますが・・・)

私のテスターの1例ですが、抵抗レンジは、200Ω~200MΩの6レンジがあって、最低の抵抗レンジ(下のテスターは200Ωレンジ)でLEDの足の長いほう(アノード側)を+につなぐと、抵抗値は「1:オーバー」の表示になって、LEDは点灯します。

そして、レンジを切り替えていくと、3段階目の20kΩレンジまでは薄っすらとLEDが点灯しているのがわかります。 つまり、最低の抵抗レンジを用いると、LEDが生きているか死んでいるかが判定できるということです。

20MΩや200MΩの高抵抗レンジになると、逆に、LEDは光りませんが、抵抗値が表示されます。 しかし、この数字は、変な値のようで、LEDの抵抗値ではなさそうですが、プラスマイナスを反対につなぐと、数字が出ない(1:オーバーを表示する)ので、正しい方向につないでいれば、LEDのアノード(+)からカソード(-)に電気が流れているということですね。

そして、2VのLEDではなく、3V用の高輝度LEDをつないでみると、これも明るく点灯します。

LEDの抵抗値? 最低レンジでは、LEDの抵抗は無限大

LEDの抵抗値2 20Mレンジにすると、変な抵抗値が出ます

もっとも、現在のテスターは、LEDのチェックができるようになっているので、それでLEDが生きているかどうかがわかりますが、こんな、何気ない実験でも、やったことがなければ、ぜひ自分で一度、やってみてください。これも経験です。

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これをやってみると、不思議なことに、書籍では書いていないことも、いろいろ一気にわかりますし、疑問があれば、本を読むよりも、簡単に実験するほうが手っ取り早い場合も多いでしょう。

例えば、テスターの2mAの電流でもLEDは発光することがわかりますし、普通の2VのLEDに、電流制限抵抗なしに3Vをかけると、一瞬で切れてしまうのですが、このように、もとから電流が小さいと、電圧が少々高くてもLEDが使えることや、3Vの高輝度LEDも2.8Vで結構明るいことや・・・ などは、本を読んでも、わかりにくいものですが、実際にやると、たちどころにわかります。

LEDに流れる電流での見え方を見てみる

そこでついでに、5Vの電源を使って、電流制限用の抵抗器を変えた時のLEDの見え方を調べてみました。(もちろん、ここでは紹介しませんが、電圧を下げていくと、何Vで点灯しなくなるのか・・・なども調べてみました)

ここでは、高輝度LED(順電圧(光らせるのに必要な電圧)が3V)をつかって、電源が5Vだと、47Ωの電流制限抵抗をつけた場合は、R=E/Iから、(5-3)/47≒42.6mA のかなり大きな電流が流れるという計算値ですね。

ブレッドボードに回路を組み、抵抗値を変えていろいろと確かめてみると、表の数字になりました。

計算値では、47Ωでは42.6mA、100Ωでは20mA、200Ωでは10mAが流れる計算ですが、下のように実測すると、計算通りのものもあるし、そうでないものもあります。

測定値と計算値のそれぞれに、いろいろな誤差が入り組んでいるので、こんな程度と思って見ていただけばいいのですが、上のLEDや抵抗器の「3000円お試しセット」があれば、色々と楽しめますね。

高輝度LEDの実験実測値

高輝度LEDの点灯状況 

左が47Ωでいちばん右が33kΩで、全部が点灯しています。 

ただ、これだけやってみるだけでも、結構、楽しいものですし、やってみるとわかるのですが、びっくりすることに、0.1mAの電流が流れるだけで、このLEDは光っていることにも驚きますね。

これは、やってみないとわかりませんし、上のテスターで、2mAで明るく点灯していたのも頷けます。 

抵抗値を赤字にしているのは、この抵抗値の誤差は1%のものですが、それを外れていることにも驚きました。

誤差のハズレも小さいし、単価が安いので、文句は言えませんが、実際には困ることも出てきますので、使う前に、抵抗値を確認することの必要性もわかってくるでしょう。

0.1mAでも点灯します 0.1mAでも点灯

このように、「ともかくやってみる」というのは大事なことで、そこから、その理由や理屈を考えてみるのも結構面白いことです。(理由や理屈がわからないと、苛立ったり、腹立つことも多いのですが・・・)

これが電子工作の楽しみだ・・・と私は感じているのですが、このようなことを深堀りして書いてある書籍は、まず、ありませんので、これは「自分の世界」そのものといえます。

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使うことがそんなに多くない「オームの法則」

本を読んで、まず出てくるのがオームの法則やキルヒホッフの法則などですが、この、オームの法則はすごい法則ですが、私のHPの内容を見ても、そんなに使っていないことがわかります。

これらは、みんなが中学・高校時代に習ったはずですし、必要になれば、過去の知識だけでも、充分役に立ちますから、電子工作のための計算式や基礎知識と言うのは、特に意識しないで、電子工作を楽しむことに専念すればいいということです。

私の記事には、下のような、電流制限抵抗を求めたり(→こちら)、トランジスタのベースに流れる電流を決めるための抵抗値を求めるとき(→こちら)に、オームの法則を使っているくらいです。

回路図の例

私自身も、これらのLEDやトランジスタでの回路を、実際に使いますが、結局のところは、電源電圧は5Vにしているので、なんの計算もせずに、LEDには220Ω、トランジスタでは、33kΩ・・・と、馬鹿の一つ覚えのように、何も考えずにその抵抗値(抵抗器)を使っています。 

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もちろん、それは計算値とは少し異なっているのですが、ほとんどそれで問題ありません。 例えば、自分が作った回路を商品化するのであれば、厳密なものでないといけませんが、電子工作のレベルでは、アバウトでも、どうにかなります。

オームの法則とテスター

抵抗値を決めたり、電流の値を決める場合には、「経験的」「適当」でも、結構うまくいくものですし、それを「オームの法則」を使って計算すると安心できますし、「テスター」で実測すれば確実です。 

テスターで測ってみると、値がどうであっても、実際の値を教えてくれるので、妙に安心するのも不思議です。

電流I・電圧E・抵抗R ・・・ E=IR I=E/R R=E/I

電気を水の流れに例える場合が多いようで、電流=水の量、電圧=水を流す力とすると、オームの法則は、ある電流を回路に流すと、電圧と電流と抵抗の関係から、2つがわかれば、残りが計算できるという優れものです。

式を見ると、何がなんだかわからないのですが、私は、負荷に1Ωの抵抗器をつなげて実験したり考えたりすることがよくあります。

「1」をかけたり割ったりするのですから、電圧と電流の大きさがわかりやすくなりますし、電圧を上げると、電流も上がります。抵抗値が5Ωや30Ωになると、何がなにやらわかりにくくなりますから。

こんな容量の大きな抵抗(1つ30円でした)で、電圧と電流の感じがよくわかりますので、結構便利に使っています。(これによって、だんだんと、E=IR が、頭で理解できるようになりましたから・・・)

1Ω抵抗器の例1.0Ωのセメント抵抗

E=IRで、Rが1なので、1Vなら1Aなら、2Vにすると2Aの電流が流れるのですが、こんな大きな電流を扱うことがないものの、この「1Ω」に慣れると、mVやmAの低電圧低電流の工作では、回路を短絡させて測っても特に問題なし・・・・というようになってくるのも不思議です。

もちろん、短絡させることは避けなければいけませんが、中学生のときに、トランスレスの真空管ラジオを作ったときには、度々感電したり、火花をちらしていたのですが、昔の、「弱電の電気工作時代」に比べると、今のエレクトロニックの電子工作は安全なので、こういうことをやってみて、体で覚えると、安心して楽しめるようになってきます。

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電子工作の楽しさは無限です

長々としたとりとめのない内容でしたが、このように、一つのことをやりだすと、いろいろとわからないことや疑問点が出て来るので、さらに、それを確かめるために「何かをやる」・・・・ということも多くなる電子工作です。

そんなにお金もかからないで、自分の楽しみが持てるのは確かです。

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もちろん、「大発見」をしたり、お金になるような成果を出すのは非常に大変だということも、やっているうちにわかってくるのですが、仕事や成果を期待されるものでなければ、自分で楽しむための電子工作は、難しくはありませんし気軽ですから、本を読んだり、WEBにも、いろいろな回路が紹介されていますので、それを確かめるだけでも結構いろいろと楽しめます

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