楽しく遊ぶための初心者にもわかる電子工作のヒント

初心者の電子工作の楽しみは・・・

私はシニアになってから趣味の電子工作を始めたのですが、回路を組んで電気を流して、うまく動いた瞬間はなんとも言えないうれしさがあります。 反対に、本などに書いてある回路を自分で組んだり、キットをはんだ付けしてスイッチを入れても、動いてくれなかったときのやるせなさはなんとも言えません。

動かないのには、私が初心者ですし、基礎も理解できていないこともありますが、不親切な記事が多くて、理解できないことにも原因がありそうです。、

だから、このHPでは、そうならないような記事にしようと、簡単なものでも、実際に回路を組んで動作を確かめていますので、この記事をヒントに、自分なりの楽しみ方を発見していただければ幸いです。

私は専門家ではありませんから理論はイマイチなので、ここでは、主な電子部品の本やデータシートにある回路図をわかりやすいようにアレンジして、それを組む過程や結果を示していますので、自分で同じように回路を組んでもうまく動いてくれるはずです。

是非、さらに発展した自分で考えた回路を動かす楽しみを味わっていただきたいと思います。

本を読むより手を動かすほうが楽しめます

私自身は電気電子の専門ではないので、最初はいろいろな本を購入して読んだのですが、正直言って、基礎がしっかりしていないこともあって、わからないところはいつまでもわからず、途中で放棄している本も多いのが実情です。 

私のような初心者にわかりやすく書いてある本は意外に少ない感じがしますし、また、多くの本の内容が通り一遍のものが多いので、いろんな本をたくさん読むよりも、WEBの記事をうまく利用して、まず、手を動かして楽しむほうが面白いと思いますから、ともかく回路を組んでみて、うまく動いた時の楽しみを感じていただくのがいいでしょう。

読んだ本の一部 こんな本を読みました。


私自身、やり始めて、部品類が安価なことに驚いていますし、WEBには、たくさんのメーカーさんがデータシートを公表していますので、それを真似る作業(かっこよく言えば「アレンジする作業」)をするだけでも結構楽しいものですので、「うまくできれば良し、できなくても深入りしない」と考えてやっていけば結構初心者レベルでも楽しめると思います。

このHPでは、実際に回路を組んで作動したものの記事を書いていますので、それなりに動いてくれるはずです。もちろん、危険なものはありませんので、自己責任で色んなアレンジ工作を楽しんでください。

以下は「目次:INDEX」です。

これを知っておれば楽しみが倍増

最小限必要なことのおさらい(1-1)

ここでは、①簡単な回路図を読む  ②ブレッドボードを使って配線する  ③主に使用する電源を作る  ④テスターで測定する ⑤使う部品をイメージする ・・・などについて紹介しています。

検討用回路図例 

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最小限必要なことのおさらい(1-2)

難しいことは書いていませんが、 ①オームの法則  ②抵抗の合成  という言葉程度は知っておかないと前に進みません。 最初から勉強すると大変ですし、あえて初めにやる必要もありませんので、ななめ読みで確認しておいてくださいね。

簡単な回路で考える

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電子工作に使う電源のいろいろ

私の使っている電源装置を紹介しながら、交流トランスとダイオードを使った整流回路や、三端子レギュレータを使った安定化電源などを取り上げて、さらに、12V用の自作の電源なども紹介しながら、電源について説明しています。

自作した12V安定化電源

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最小限 必要な準備

最初に、ある程度の部品をそろえておくと、いろいろなことが試しやすいと思います。5000円程度でかなり面白く遊べるので、部品調達リストをあげておきました。購入するときの参考にしてください。

多くの部品は金額も大したことがないので、つい、何でも購入してしまいがちですが、計画的に購入しないと場所を取るだけで、何のプラスにもなりません。 私も、かなりのムダがあるので、私の例を紹介していますが、ともかく、必要なものだけを、その都度こまめに購入しましょう。

温度調節付きハンダゴテ

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さあ! 手を動かして、何かをやってみましょう

LEDで遊んでみよう

ここからが本題です。 電子工作は、LEDを使うことで、いろいろなことで楽しめます。 初級者は、結構楽しめます。 初歩的で基本的なことを書いていますが、ともかく自分で手を動かしてやってみることが大切です。

ブレッドボードに組んだLED回路の例

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Arduino用センサキットのLEDで遊べそうですか?

安価なセンサキットなので、WEBで衝動買いしたのですが、デジタル用なので、アナログ的に使えそうなのは少なく、結局今のところは「ムダ買い」の感じですが、その中のLEDについてどんなものがセットされていたのかを紹介しています。

ムダといえばムダですが、これで結構遊べます。

センサキットに入っていたLED

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7セグメントLEDをアナログ的に使ってみる

  

いろいろな用途に使われている「7セグメントLED」ですが、アナログ的に使おうとすると意外に大変です。その使い方などの一例です。

7セグLEDの点灯の様子

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バータイプLEDを使ってみる

使用したバータイプLED

レベルメーター用などとして 販売されているバータイプのLEDをアナログ的に使ってみました。 ・・・が、大した使い方しかできませんでした。 そこで、それを制御するIC(DCT7350-0 ・ LA2284A)を使ってみたのですが・・・。

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ろーそくICとはどんなものなのでしょうか

ローソクICを使った演出

ろうそくが揺らいでいるように点滅させるためのICで、神仏具として販売されているものにも同様のものが使用されています。 今では、LED単体でこのような光になる便利な製品もあるのですが、ここではCDT3460というICを使って、普通の砲弾型のLEDでその点灯の様子を見ています。

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モーターを使って遊んでみよう

動く電子工作は楽しいものです。 ここでは、小型DCモーターのことを取り上げています。 内容は大したものではないのですが、ともかく、「何かをやってみましょう・・・」という内容です。

 DCモーターのページへ

直流ブラシ付きモーター

DCモーターの回転数を変えてみる

DCモーターは電圧を変えることで回転数が変わりますが、これをバイポーラトランジスタを使って制御してやろうとしたのですが、結局、低速での回り始めがうまくできませんでした。 

この記事は、失敗した内容なのですが、失敗例も何かのヒントになるかもしれませんので、次のモータードライバーの記事と合わせてお読みいただくといいでしょう。

回路測定中

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DCモーター用のドライバー

モータードライバーはモーターの回転方向や回転数を変えるためのIC部品です。

モータドライバーの例

「Hブリッジ回路」を用いて、無接点で回転方向を変えることができるものが主流ですが、一般的には、回転速度を変えるために、PWMと呼ばれるパルスを利用する方法や、マイコンを使って利用する例が多く紹介されているのですが、ここではタイマーICを使ったものの例なども加えて紹介しています。

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DCモーター用ドライバーNJU7386を使ってみる

小さな部品のはんだ付け

モータードライバーの多くは非常に小さいものが多いので、ブレッドボードでの工作が難しいのですが、専用のモジュール化基板が販売されているものもあり、それを用いると簡単にモータードライバーが使えます。

実際に使える回路を作ってみましょう。

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電子工作に使えそうなバイポーラトランジスタ 

 トランジスタ各種

PNP・NPNと呼ばれるトランジスタがバイポーラトランジスタです。

バイポーラトランジスタは、趣味の電子工作では、単独で使ったり、ICの外付け部品として使うなど、いろいろな場面で使います。

ここでは、ポピュラーな2SC1815を使ってLEDの明るさを変える考え方や使い方を紹介しています。 

バイポーラトランジスタは、他のページでもでてくるのですが、基本的な部分を押さえておくと色々応用ができるので、基本的なことを一通り理解しておくといいでしょう。

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バイポーラトランジスタの互換性を見てみよう

ブレッドボードに組んでみました

このHPでは、バイポーラトランジスタの2SC1815を使うようにしていますが、同様のバイポーラトランジスタでも、たくさんの型番のものが販売されていて、初めて使おうとすると、何を使えばいいのかわかりにくいかもしれません。

しかし、データシートをみて、いくつかのポイントを見ることで、ほとんどのものが使えるかどうかがわかるのですが、ここでは、同じNPN・PNPタイプといくつかのポイントに気をつければ、何でも使えそうだ・・・ということを書いています。

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バイポーラトランジスタのダーリントン接続

たくさんのLEDを点灯します

バイポーラトランジスタで、大きな増幅率を得るために、知っておいて使いたい基本の回路がダーリントン接続回路です。 

近年はオペアンプが安価になって、高増幅の回路にも使いやすくなりましたが、オペアンプにも応用されている、ダーリントン接続を知っておればちょっとしたことに使えて便利です。難しいこともなく、理屈はともかく、どんなものかをみてみましょう。

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電界効果トランジスタFETの基礎

FETの種類です

バーポーラトランジスタは電流で制御するのに対して、電界効果トランジスタFETは電圧で制御するために、少電力であることが特徴ですが、他にも優れた点も多いので、ここでは、ともかく、どんなものかを使ってみました。

J-FETとMOS-FETの違いもあるのですが、このうち、MOS-FETは結構、趣味の電子工作に応用して使えそうです。 ここでは、初歩的な内容のみですが使用例を含めて紹介しています。

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発振によって簡単なBEEP音を出してみよう

音を出すこともやってみます

光とともに、「音」は電子工作には必須で楽しいものです。

ここでは、簡単なブロッキング発振回路をつかって、BEEP音を出してみる・・・という、初歩的な内容です。

「交流」分野で「音」を考えるのは理論も難しく、初心者ではかなり敷居が高いのですが、ここでは簡単なやり方で音を出してみましょう。

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その他の発振回路:部品が少なく確実に発振する回路

発振状態

音を出す、LEDなどを点滅させる・・・という動作には「発振」が関係しているものがたくさんあります。

ここでは、PUT(プログラマブル・ユニジャンクション・トランジスタ)を用いた回路や弛張発振回路、水晶発振子を使った発振波形などを紹介しています。

本にある通りにブレッドボード上で発振回路を組んでも、うまく発振してくれないことも多いのですが、回路を組んで比較的失敗のなさそうなものを取り上げています。

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マルチバイブレータを利用してLEDを点滅させる

これも「発振」の内容で、トランジスタを2個使って、CRによって発振周波数を変える「マルチバイブレータ」という回路を紹介しています。

発振は、「音を出す」「光を点滅させる」「タイマーに利用する」 ・・・ などと、応用範囲が広いものです。

電子工作では面白い分野なのですが、回路を組んでも思ったように発振してくれずに困る場合もあります。

発振状態2

これは5000円程度のキットの簡単なオシロスコープでみた発振波形ですが、波形で発振の様子が見れると楽しみも増します。

私は、さらに、もう少ししっかりした波形が見たいと思って、最安価のオシロスコープを購入しました。これは便利で重宝します。 (こちらにその記事を書いています

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フォトレジスター(CdSセル)を使ってみよう

CdSセンサーの例

フォトレジスターは、一般では、「CdSセル」と呼ばれているものです。

明るさの変化を抵抗の変化に変えるセンサーで、その抵抗変化の量が大きいので、趣味の電子工作に使いやすいセンサーです。 ともかく、数個を購入しておくと色々と遊べそうです。

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電子工作に使うスイッチ類

スイッチ類はポピュラーなものですが、意外と押さえておかないといけないポイントがあります。

ここでは、スイッチ類とメカニカルリレーなどに関連する「突入電流・サージ・チャタリング」「最小負荷電流」などについても簡単に取り上げています。

  プッシュスイッチ例

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メカニカルリレーを使った自己保持回路

スイッチとリレーを使う電気回路の例では、必ず「自己保持回路」の記事が出てきます。

一般で見られる多くの説明は「シーケンス図」で書かれているのが多くて、私を含めて、電子工作をする初心者にはわかりにくいものですので、ここでは、私なりの回路で、ブレッドボードに回路を組んでみた1つの自己保持回路の例を紹介しています。

ブレッドボードに組んだ自己保持回路例

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磁気に反応するホールICを使ってみる

磁気センサーである「ホールIC」は、電子工作には、安価で使いやすいセンサです。

ここでは、磁石を近づけるとLEDが点灯する回路を例にして、その使い方の一例を紹介しています。

ホールICでLEDを点灯させる

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磁気センサの一つ『磁気抵抗素子」

磁気抵抗素子

磁石を近づけると抵抗値が変化するセンサーの一つに「磁気抵抗素子」があります。

磁気変化の実測変化量は40Ω程度でしたが、単独では使いにくそうな素子ですが、増幅回路を含めて考えると、電子工作のセンサーとして利用できそうです。

→この記事に行く


メロディーICを使ってみましょう

振動スピーカとダイナミックスピーカー 振動スピーカとダイナミックスピーカ

メロディーが組み込まれた2種類のメロディーICを紹介します。

ここに内蔵されている音楽や音は普段よく耳にするもので、聞いてみると「ああ、これか」と思うでしょう。

これらのICは、おもちゃなどのいろいろところに組み込まれて使われているもので、かなり安っぽい音なのですが、外付け部品も少なく、回路も単純ですので、これを使って音を出してみましょう。

→この記事に行く


サーミスタと温度センサICを紹介します

サーミスタと温度センサICの例 

「サーミスタ」は温度の上昇で抵抗値が下がるように作られたセンサで、もう一つの「温度センサIC」は、1℃が10mVとして温度を電圧に変換してくれます。

趣味の電子工作でも使えそうな素子です。

「サーマルスイッチ」は、設定温度でON-OFFするセンサーです。 取り扱いが簡単ですので、使い方を知っておくと便利でしょう。 1例で、67F070 を取り上げています

いずれも安価で必要になる付帯部品も少なく、取り扱いも簡単です。

→この記事に行く


光を利用する素子で使えそうなものを取り上げます

光を利用する素子・センサ例

発光素子と受光素子は、いろいろと応用できる重要なセンサーでしょう。 ここでは、今まで取り上げているLEDやCdSセルなども合わせて数種類を紹介しています。

LED CdSセル フォトダイオード フォトトランジスタ フォトインタラクタ・・・などがどういうものなのかという簡単な内容で、それらの使いみちなどについても取り上げています。

→この記事に行く

フォトインタラプタとフォトリフレクタ

フォトインタラプタ、フォトリフレクタの例

光センサのうち、電子工作に比較的応用ができやすそうなのが、フォトインタラプタとフォトリフレクタです。

こらは、モノの感知や位置認識ように、いろいろ使えそうですから、実際に使用する場合の特性や応用例のヒントを紹介しています。

→この記事に行く


フォトカプラーとフォトリレー

フォトカプラーとフォトリレー

機械式の電磁リレーのように、別の独立した回路をON-OFFするスイッチとして使える電子素子です。 

写真のように、コンパクトで、無接点なのでノイズなどを気にせずに使えますし、何よりも安価なので、これらの使い方に慣れて使いこなしたいアイテムです。

 →この記事を見る


オペアンプの使い方 (1)オペアンプと電源

LM358Nという安価な汎用オペアンプを使って、オペアンプの説明や基本的な使い方・考え方を紹介しています。

オペアンプは非常に多方面で使われているのですが、ここでは、電子工作に使えそうな、①コンパレータや ②増幅 について、実際に回路を組みながら、その動きや使い方などを紹介していきます。

最初に私は、オペアンプでは一番基本の、オペアンプの「単電源・両電源」というものがよくわかりませんでした。 そこで、このページでは、オペアンプを動かせるための電源についても説明しています。

 →このページへ行く

オペアンプの使い方(2)コンパレータ

5V単電源を用いたコンパレータ出力状況のグラフ

コンパレータは、加える電圧でON-OFFするスイッチのような働きができるもので、この用途に特化した専用のICもあるのですが、ここでは、汎用オペアンプをつかって、扱いやすい「単電源」を用いるコンパレータとして使う使い方の1例を紹介しています。

この図のように、入力ピンに加える電圧によって、出力電圧がはっきりと変わるコンパレータとしての使いかたを知っておけば、電子工作に使えそうなヒントがたくさんありそうですね。

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オペアンプの増幅回路

非反転回路が使いやすそう

オペアンプの主な使い方には、「コンパレータ」「増幅」「発振」などがあります。

このページでは、2つの増幅(反転増幅・非反転増幅)について取り上げています。

入力方法と簡単な考え方で大きな増幅率を持つオペアンプの使い方になれるために、基本的な内容を説明しています。 ここでは、応用的な内容は取り上げていません。

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オペアンプの増幅回路(2)

ここでは、反転増幅は説明だけで・・・

まず、前ページで見た、オペアンプの増幅回路のおさらいをしたあとで、普通はやらないような電圧での動作や、単電源オペアンプを両電源で使ったり、方形波を入力するなどの様子をみています。

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オペアンプを使った発振回路

オペアンプ内の回路

データシートに掲載されている回路図は、結構実用的で、それをブレッドボードで回路を組むと、問題なく発振して、その波形が観測できました。 

ここで使用するのは、安価なオペアンプLM358Nですが、2回路のオペアンプが内蔵されています。 ここではオペアンプによる発振回路を取り上げました。

→このページへ行く


タイマーIC NE555Pを使ってみよう

タイマー機能は、オペアンプを用いることでもできますが、「555」という型番がタイマーICの代名詞になっていますので、これを使ってみました。

ここでは、タイマーとともに、発振についても紹介しています。

タイマーイメージ

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(追加ページ)タイマーIC「555」を使い倒そう

555タイマーICを使った発振波形例

このページでは、タイマーICのNLM555Dを使って、抵抗とコンデンサの値を変えて、発振周波数などの変化の様子を見ています。(動画もあります)

→この追加のページへ行く


コンデンサマイクを試すためにミニアンプを作ってみました

エレクトレットコンデンサーマイク

エレクトレットコンデンサマイク(ECM)は安価で周波数特性がいいという特徴があります。 しかし、あまり使い方が紹介されていないようなので、それを確かめるために、あわせて、簡単なミニアンプを作りましたので、あわせて紹介しています。

このミニアンプは、総額500円以内でできる簡単なもので、色々と実験的に使う用途もでてきそうなので、ユニバーサル基板をつかって回路を組んでみたのですが、このようなものを一つ作っておくと、いろいろな実験に使えそうですので参考に。 

→このページに行く


10進カウンタICとシフトレジスタIC

これらのICは主にデジタル用途で使われることが多いようですが、数個のLEDを順番に点ける用途などで使えるICですが、アナログ的なICの使い方を紹介しています。 

これを用いて、なにかの用途の動作用に使えるかもしれませんね。

10進カウンターICを使った回路図例

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ボルテージデタクターやシステムリセットICはどう使う?

ボルテージデタクターの例

ある電圧になると充電を促したり、充電満タンになれば充電をやめる・・・ などの電圧判定に多く使われているICを取り上げました。

アナログ用途ではそんなに使いみちがないかもしれないのですが、コンパレータを使って1から設計するより、これらのICの使い方になれると簡単便利です。 基本的な動作を見てみましょう。

 →このページに行く

バイナリーカウンターをアナログ感覚で使ってみよう

バイナリウーカウンターを使ってLEDを発光

デジタル汎用ロジックICの74HC4020や74HC4060はバイナリーカウンターとしてデジタル用途で使われますが、スイッチやタイマーの使い方ができますので、アナログ的にも使えそうです。 

ここでは、LEDを順に点灯して確認していますが、何かの電子工作のヒントにしていただいたらいいと思います。

データシートにある回路図ではうまく動かない部分もあったのですが、アナログ的に使う方法を考えるのも面白そうです。

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応用のページ

以上は、電子部品の基礎的な事柄や基本の使い方を紹介している内容ですが、これらを応用して電子工作を楽しむ実例を取り上げてみました。

→応用のページの目次を見る

【記事】

イライラ棒を作る 懐かしい「イライラ棒」を作ってみましょう
電飾を作る 「イライラ棒」のアクションを考えましょう
電子サイレンを鳴らす 電子サイレンIC「SC1006」を使う
ギターのような楽器を作ってみる オリジナルな楽器を作ってみる
 


→→→ 応用のページの目次へ

  

その他の記事

電子工作の基礎とは別に、「製品の仕組みを知る楽しみ」と題して、品物を分解したり、修理している内容も記事にしています。参考になれば幸いです。

→その他の記事のINDEXページへ・・・

 回路を組みたててみて、自分流の楽しみ方をしてみよう

乾電池の性能は? 乾電池でコスパ最高の電子工作を!

DOLTZウォータージェットの修理 Doltzウォータージェットのホース取替え

ファイバーツリーの中身 クリスマスファイバーツリー

LCRテスターを組み立てる LCRテスターキットの組み立て

オシロスコープSDS1022を使う オシロスコープSDS1022の使い方

電子キットは役に立つか 安価な電子工作キットは役に立つか

スピーカーコーンを修理する オーディオと音を安い費用で楽しむ

テスターを使う テスターで始まる電子工作

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(来歴)R1.12記事作成  R2.3見直し2カラムに  最終R4.6見直し 

電子工作記事

関連する最初の記事にリンクしています。

最小限必要事項のおさらい(4記事)
  記事中で使うもの
  簡単な計算
  電源について
  準備

LEDで遊んでみよう(5記事)
  LEDの基礎
  ArduinoのLEDモジュール
  7セグメントLED
  バータイプLED
  ローソクIC

DCモーターを使ってみよう(4記事)
  小型DCモーター
  DCモーター用のドライバー

バイポーラトランジスタ(3記事)
  基本の回路
  互換性
  ダーリントン接続

電界効果トランジスタFET(1記事)
  J-FET
  MOS-FET

発振(3記事)
  ブロッキング発振
  PUTを利用した発振
  弛張発振
  水晶発振器
  マルチバイブレータ

電子工作に使うパーツ類(10記事)
  CdSセル
  スイッチの基礎
  メカニカルリレー
  その他のスイッチ
  リレーを使った自己保持回路
  ホールIC
  磁気抵抗素子
  メロディーIC
  サーミスタと温度センサIC
  光を利用する発光受光素子

オペアンプ(5記事)
  単電源と両電源
  コンパレータ
  増幅回路
  発振回路

タイマーIC 555(2記事)
  タイマー回路
  発振回路 

ECM用ミニアンプ試作(1記事)

デジタルIC(3記事)
  10進カウンタIC
  シフトレジスタIC
  ボルテージデタクタ
  システムリセットIC
  バイナリカウンターIC

★応用のページのINDEX(目次)

★関連記事のINDEX(目次)

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