楽しく遊ぶための初心者にもわかる電子工作のヒント

このページは、目次のページで、簡単に記事の内容を紹介しています。

初心者の電子工作の楽しみは・・・

回路を組んで電気を流した瞬間に、うまく動いたときは、本当にうれしいものです。

しかし、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。

そうならないように、ここでは、実際に回路を組んでその結果をそのまま書いています。

私は専門家ではありませんから理論武装も不十分なのですが、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、それを組む過程と結果を示していますので、自分で回路を組んでもうまく動いてくれるはずから、それを応用して実用的な回路をつくって遊んでいただきたいという気持ちで記事を書いています。

是非、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、基礎を学んでいないために、ハードルが高すぎて、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ですが、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。

多くの本は、内容が通り一遍になってしまっている感じなので、本をたくさん読むよりも、WEBの記事をうまく利用して、手を動かして楽しむほうが取り組みやすいと思います。

こんな本を読みましたこんな本を読みました。

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、それを使って真似る作業(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楽しめると思います。

このHPでは、実際に作った内容だけを書いていますので、この記事から何かのヒントを得ていただくとうれしいですし、もちろん、私自身が専門家ではないので、それを前提に、全て、自己責任で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回路図  ②ブレッドボードを使った配線  ③主に使用する電源を作る  ④テスターで測定する などについて記事中で使うものを紹介しています。

検討用回路図例 自作した安定化電源

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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。 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。あえて初めに覚える必要もありません。

過去にキルヒホッフの法則と重ね合わせの法則の記事を書いたのですが、半年間でこれらを使ったことがないので初級者は使うことはないと思って削除しかけたのですが、私自身、かなり時間をかけましたので、「どこにでも書かれている記事でも、確認しようとすると大変だ」と言うことを感じていただきたく、内容は大したものではありませんが、「小さい字」にして残しました。興味のある方は、読んで頂くとうれしいです。

キルヒホッフの法則の検討用例

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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、自作する場合の問題点などを説明。

自作した12V安定化電源

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最小限 必要な準備

多くの部品は金額も大したことがないのでつい購入してしまうのですが、余分な部品類は必要なものだけを、こまめに購入しましょう。

使用した部品の一覧を示しています。購入するときの参考にしてください。

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

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。初級者にとっては、電子工作の主役と言っていいでしょう。 初歩的で基本的なことを書いています。

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を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。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。

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。その使い方などを紹介。

7セグLEDの点灯の様子

 →7セグLEDのページへ

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。 それを制御するIC(DCT7350-0 ・ LA2284A)を使ってその様子を見てみました。

→バータープLEDのページへ

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、回転速度を変えるのは、PWMと呼ばれるパルスを利用する方法や、一般的には、マイコンを使って利用する例が多く紹介されていますが、ここではタイマーICを使ったものの例なども紹介しています。

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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 

LEDとバイポーラトランジスタ トランジスタ各種

トランジスタを使った回路の例

たくさんのICが出回っていても、電子工作では、単独でもICの外付け部品としても、バイポーラトランジスターはいろいろな場面で使うと便利です。

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。 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のです。

ここでは大雑把に考えて、低電圧定電流用でありさえすれば、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

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。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少電力で、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、これらは結構応用して使えそうですので、初歩的な内容ですが紹介しています。

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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ました。

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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」の内容です。 トランジスタを2個使って、CRで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。

私も、もう少ししっかりした波形が見たいので、最安価のオシロスコープを購入しました。(こちらに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。

明るさの程度を抵抗の値に変化させるセンサーで、その抵抗変化が大きいので、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。

スイッチの種類  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」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、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、電子工作でも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、単独では使いにくいのですが、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、いろいろところに組み込まれて使われているもので、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 67F070サーマルセンサ

「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使えますので、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、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すが使いみちなど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、比較的応用ができやすそうなフォトインタラプタとフォトリフレクタですが、モノの感知や位置認識のためにはいろいろ使えそうです。

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


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。

オペアンプは押さえたほうが良さそうです

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。

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

コンパレータはスイッチのような働きができるもので、専用のICもあるのですが、オペアンプを扱いやすい「単電源」を用いて、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。

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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「コンパレータ」「増幅」「発振」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・・・

オペアンプの増幅回路の続きで、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、意外に、書籍に掲載された回路図よりも実用的で、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)の使い方を見るために、簡単なミニアンプを作りました。

総額500円までで組める、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。 

→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。 

なにかの用途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・・・ などの電圧判定に使うICを取り上げました。

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。

 →このページに行く

*****

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。

【記事】

懐かしい「イライラ棒」を作ってみましょう

  イライラ棒を作る 作って楽しいイライラ棒の工作

「イライラ棒」のアクションを考えましょう

  失敗したときのアクションを考える アクションは電子工作の見せ場

電子サイレンIC「SC1006」を使って遊ぶ

  電子サイレンを鳴らす 音を出すのも面白い

エレキギターのようなオリジナルな楽器を作ってみる 

  エレキギターのような楽器を作ろう 楽器を作ると結構楽しい

→→→ 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。

○ Doltzウォータージェットのホースを取替える

パナソニックのドルツウォータージェットを使っている方も多いと思いますが、ホース部分の不良の場合、メーカー修理になるのですが、古い機種なので自分で修理してみました。

ドルツの口内洗浄機 

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○ クリスマスファイバーツリー

クリスマスには毎年クリスマスツリーを飾ります。我が家にある安価な中国製のクリスマスツリーを分解してみると、意外にしっかりと、そして、うまく作られていることがわかります。

ちょっと中を開いてのぞいてみました。

ファイバークリスマスツリー

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 LCRテスターキットの組み立て手順の紹介

コンデンサ容量やコイルのインダクタンスを簡単に測定できる中国製の安価なキットがアマゾンなどで販売されています。これを購入して組み立てました。

型番は「YC-DS」というもので、1つ持っていると結構使えます。

CRLテスターを組み立てました

安価でハンダ付けの練習にもなるだけでなく、しっかりと動いてくれて重宝するものですので、一度WEBでどんなものかをチェックしてみてはどうでしょうか? これは○でした。

ただ、China製の製品の難点は、説明書が不十分で不親切なことです。 キットに添付された説明書は英文で、内容も簡単なものですので、私が組み立てた時の手順を写真入りで紹介しています。

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○ オシロスコープSDS1022の初歩の使い方

簡単なオシロスコープキット品を使っていたのですが、それでは不十分なので、最安価品ですが、デジタル・オシロスコープを購入してしまいました。

最低価格帯のものであっても、これがあれば、得られる情報はすごく多くて、いろいろな情報を教えてくれます。

オシロスコープ

英文のクイックレファレンスに沿って使ってみて、気づいた点などをまとめています。

もちろん、日本語の取説もあるのですが、趣味の電子工作程度では、使い方も限られていますので、ここでは、初歩的な使い方や注意点などを説明しています。

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○ 安価な電子工作キットは役に立つかどうなのか?

工作キット例

中国製などで、安価な電子工作キットが数多く販売されています。 これらはガンダ付をして組み立てるだででも結構楽しめるのですが、仕様に書いてあるような完璧なものでない場合もあって、本当に「お買い得か?、役に立つか?」・・・と問われると、おすすめできるようなものはほとんどない感じがします。

説明書も不十分なものが多くて、ストレスも感じますし、完成しても、たいして役に立たないものもほとんどすが、組み立てる楽しさはあります。

そうはいっても、私もいくつかキットを購入しました。それを勝手に自己評価してみました。

→この記事に行く

○ オーディオと音を安い費用で楽しむ

エッジの破れたジャンクスピーカ➖

自分のオーディオセットで音の感じを変えようとすると、スピーカーを変えるのが手っ取り早いのですが、ジャンク品を購入して修理すれば、結構使えます。

私のやっている方法を紹介しています。

→この記事に行く

○ テスターとオームの法則から始まる電子工作  

本をたくさん読んでみても、おすすめできるような「いい内容の本」にはなかなか巡り会えません。

専門家になる人は別にして、多くの人は、理論や計算は苦手だと思いますし、基礎を身に着けていない私は、理論や計算を理解しなくても、電子工作を楽しめばいい・・・と思うことにしました。

自分で手を動かして、何かを作って動作させたときの達成感を味わおうというのが楽しみの一つですが、やはり最低限の計算による設計事項は避けて通れませんので、それに必要なのがテスターが使えることとオームの法則を用いて簡単な計算ができることだけでも、大きな力になります。

ここでは、LEDの話やテスターでテスターを測定すると・・・など、あんまり役に立ちそうでない内容ですが、やってみたことを書いています。

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レンタルサーバーは使いやすさが重要です。
ロリポップレンタルサーバーは、管理画面やマニュアルのわかりやすいこと、一般に使う機能が揃っているなど、WEBに慣れていない方にも、あまりストレスなく使うことができます。

私も長期間利用していますが、運用に関しては特に何もしていません。ロリポップのサーバーとコンビですので、いろいろな連携で使いやすくなっています。もちろん、どこのサーバーでも問題ありません。

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 アンケートサイトではちょっとした空き時間を利用してアンケートに答えてお小遣いがたまります。
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(来歴)R1.12記事作成 R2.2見直し R2.3見直し2カラムに  R3.5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

7セグLEDをアナログ的に使う

バータイプLEDを使ってみる

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

DCモーターの回転数を変えてみる

DCモーター用のドライバー

モータードライバーNJU7386を使ってみる

電子工作に使えそうなバイポーラトランジスタ

バイポーラトランジスタの互換性を見てみよう

バイポーラトランジスタのダーリントン接続

電界効果トランジスタFETの基礎

発振によってBEEP音を出してみよう

マルチバイブレータでLED点滅

その他の発振回路:少部品で確実に発振する回路

CdSセルを使ってみよう

電子工作に使えそうなスイッチ類

メカニカルリレーを使った自己保持回路

磁気に反応するホールICを使ってみる

磁気センサの「磁気抵抗素子」

メロディーICを使ってみましょう

サーミスタと温度センサICを紹介します

光を利用する発光受光素子

フォトインタラプタとフォトリフレクタ

オペアンプの使い方(1)オペアンプと電源

オペアンプの使い方(2)コンパレータ

オペアンプの増幅回路

オペアンプの増幅(2)

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

タイマーIC「555」を使い倒そう 

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

バイナリカウンターを使ってみよう

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)

関連記事のINDEX(目次)


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