Makoto Hirahara

第2回 まずは使ってみる

4.17 2015

DIY ELECTRONICSデザイン言語ワークショップ(電子工作)

2

今日の内容

・アウトライン

・電子部品の種類

・キットに含まれる電子部品の紹介

・ブレッドボードを使って、LEDを光らせる

・可変抵抗で明るさを変える

・CdSで明るさを変える

・回路図の読み方

・データシートの読み方

OUTLINE

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授業の対象（構成要素）

最終課題の評価は、3つの軸で行い

たいと考えています。

・電子回路の設計、製作技術

・誰のためにどういう働きをするか

・機能、コンセプトに適合した形

電子回路

コンセプト 造形

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電子工作で扱う部品感覚器／入力 筋肉等／出力

・光センサー

・臭気センサー

・マイク

・距離センサ（超音波, 赤外線）

・振動,加速度センサー

・気圧センサー

・方位センサー

・湿度センサー

・スイッチ

・温度センサー

・圧力センサー

・ひずみセンサー

・静電容量センサー

・スピーカー,ブザー

・電磁弁

・LED（単色、フルカラー、マトリック

ス）

・LCD

・通信（Serial, Wifi, bluetooth）

・マイコン

・IC

・PC

・導電糸

・導電インク

神経系／制御

・サーボモーター

・ステッピングモーター

・DCモーター

・ソレノイド

・人工筋肉

・ヒーター

・ペルチェ素子

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センサー

人の動きや自然現象・機械の状態など、様々な物理的性質を

機械が扱える信号に変換する装置。

・光センサー

・距離センサー

・臭気センサー

・マイク

・振動,加速度センサー

・気圧センサー

・スイッチ

・温度センサー

・圧力センサー

・ひずみセンサー

・静電容量センサー

・方位センサー

・湿度センサー

※必ずしも人体に当てはまるものだけではありません。

目

鼻

耳

肌

7

出力系

光・音・力・熱など、なんらかの物理現象を外界に働きかける装置。

・LED

・LCD

・通信

・サーボモーター

・ステッピングモーター

・DCモーター

・人工筋肉

・ソレノイド

・スピーカー,ブザー

・電磁弁

・ヒーター

・ペルチェ素子

口

肌

腕

？

8

コントロール

センサーからの信号を処理したり、出力系の制御を行う。

マイコンはプログラム可能で、状況により対応を変える事ができる。

・マイコン

・PC

脳 神経

・IC

・導電糸

・導電インク

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その他の要素

美しさ

アートワークとして発表する場合はもちろんですが、技術的なデモンストレー

ションであっても、美しさはとても重要です。自分の感性・知見・アイデアを

相手に伝えたいという気持ちが現れます。

説得力

自分が面白いと思った事を他の人に説明する必要があります。きっかけは直感

でも、説明には論理性が必要です。

PARTS

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Arduinoエントリーキット- Arduino UNO Rev3

- USBケーブル　A/Bタイプ（30cm)

- ブレッドボード

- タクトスイッチ

- CDSセル(5mm)x1

- LED（赤色ｘ4、黄色ｘ1、黄緑ｘ1、青色x1)

-フルカラーLED(アノードコモン）ｘ1

- 抵抗器

（10kΩｘ5、1kΩx5、510Ωｘ10、330Ωx5、）

-可変抵抗10kΩx1

- ジャンパーワイヤー

（14cmｘ15、18cmｘ5, ３cmx5）

- 圧電スピーカー（PT08-Z185）

- 光センサー（Cdsセル）

- 温度センサー（LM35DZ）

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LED（発光ダイオード）

電気を流すと光る部品。

半導体に順方向電流が流れる時、

不純物が含まれていると、その種

類に応じた波長の光が放出される。

赤 青 緑 黄 フルカラー

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LED

LEDの端子に電気を流す方向は決まっ

ている。

右図のような砲弾型の場合、端子が長

い方がプラス（アノード）、短い方が

マイナス（カソード）。

アノード（＋）

カソード（ー）

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フルカラーLED

赤・青・緑のLEDが１つのパッケージ

に纏められた物をフルカラーLEDと呼

ぶ。実際には個々の明るさを制御し、

加色混合によってさまざまな色に見せ

ている。

アノードを纏めているタイプ（アノー

ドコモン）とカソードを纏めているタ

イプがある（カソードコモン）。

キットに入っているのはアノードコモ

ン。端子の役割は右図参照。

R(ー)

アノード(＋)

G (ー)

B (ー)

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LEDの種類7セグ

赤外線LED

マトリクス

紫外線LED

パワーLED

表面実装

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抵抗

電気の流れを制限する部品。制限する強さの違いで多くの種類があるが、キッ

トには頻繁に使う物が入っている。100本入り100円程度なので、他の部品

を買うついでに、買い足していくよい。

330Ω 510Ω 1kΩ 10kΩ 1MΩ

330Ω　橙橙茶金

510Ω　緑茶茶金

1kΩ　　茶黒赤金

10kΩ　 茶黒橙金

1MΩ　 茶黒緑金

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抵抗

抵抗値はカラーコードで判別 数字 数字 乗数 精度

5 1 10^1 +-5%

51 x 10 = 510Ω

緑 茶 茶 金

18

抵抗

S2 Resistor Color Code Ohm Work

Android iOS

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半固定抵抗

上面のパーツを回転させると抵抗値が変化する。セン

サーの反応など、回路の微調整のために使う。

抵抗の最大値は表記されている数値から読み取る。上

二桁は有効数字、下一桁は10の累乗を表している。

103の場合

　10 x 10^3 = 10000 = 10kΩ

502の場合

　50 x 10^2 = 5000 = 5kΩ

20

半固定抵抗の仕組み

2

1 3 31 2

抵抗器

スライダー

21

半固定抵抗の仕組み

31 231 2

抵抗大 抵抗小1-2間

2-3間 抵抗小 抵抗大

3本の端子のうち、中央と左右どちらかを接続する。

どちらを繋ぐかによって、回転させて最大値が出る方向が決定される。

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可変抵抗(ボリューム)

オーディオ用 スライド型

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ブレッドボード

電子部品を差し込んで、簡易的に回路を組むことができる。内部に金属のクリッ

プのような部品があり、矢印の列が内部で連結されている。

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ジャンパワイヤー

ブレッドボードに挿して、

部品同士を結線する。

用途によって色を使い分けると、

回路を把握しやすい。

＋：赤・橙（動脈のイメージ）

ー：青・黒（静脈のイメージ）

信号：緑・黄・白

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タクトスイッチ

B

AD

A

B D

C

押すと繋がる

A,B C,D

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スイッチの種類

トグルスイッチ スライドスイッチ

ロータリースイッチ オルタネイトスイッチ

キースイッチ

カバー付スイッチ

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CdS

光が当たると抵抗値が減少する。明る

さを測定するセンサーとして使用する

事が多い。

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温度センサー

温度に応じて出力電圧が変わるセン

サー。

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圧電スピーカー

電気を流すと振動する素子。

可聴域の周波数で振動させる事で音が鳴る。

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ツェナーダイオード

閾値を超える電圧がかかると電気が流れる。

一定の電圧を得る為に使う。

HANDS ON

32

LEDと抵抗

330Ω

（橙橙茶金）

LED 赤

PCのUSBへ

33

LEDと抵抗

5V

GND 短い（-, カソード）

長い（+, アソード）

LEDと抵抗

34

スイッチ

タクトスイッチ

A

C D

A

BD

押すと繋がる

35

スイッチ

5V

GND 溝をまたぐ

B

C D

A

330Ω （橙橙茶金）

36

可変抵抗

真ん中と左右どちらかの足を繋ぐ。

37

可変抵抗

5V

GND

330Ω （橙橙茶金）

38

CdS(光センサー)

極性は無いので、

どちら向きにつけてもOK.

39

CdS(光センサー)

5V

GND

溝をまたぐ

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複数のLED

赤・緑・青のLEDを可変抵抗でそれぞれの明るさを変えられるようにする。

ティッシュやトレーシングペーパーなどでぼかすと、フルカラーLEDになる。

SCHEMATIC DIAGRAM

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回路図とは

回路図は、電子回路の働きを他の人に伝え、同じ物を作れるようにするための

共通言語。

上の3つの図は同じ回路を示している。回路図は実物の大きさや配線の長さを

考慮しないため抽象度が高い。電子工作の記事やサンプルも回路図で表現され

る事が多いので、読めるようになるとサンプルを利用しやすくなる。

写真 配線図 回路図

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基本的な要素

・使っている部品の種類

・部品のスペック

・部品同士の接続関係

44

記号の種類

45

記号の種類

46

記号の種類

47

記号の種類

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単位

電気定数 記号 読み方 よく使う単位

電圧 V ボルト mV, V

電流 A アンペア mA, A

電力 W ワット mW, W

抵抗 Ω オーム Ω, kΩ, MΩ

静電容量 F ファラッド pF, μF

周波数 Hz ヘルツ Hz, kHz, MHz

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電源・GNDの省略

=

電源は、5V,Vcc,

などと表現される

グランドはGND

50

電源・GNDの省略

複数描かれているGNDは実際の配線では、全て繋がっている。

51

接続関係の表現

・接続している部品のピン同士を結ぶ

・T字は接続している

・十字は●があれば接続している、無ければ非接続

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回路図の読み方のコツ

・ICの電源とグランドは省略される事が多い。

・信号の流れは左から右へ。センサーやスイッチは左、LEDなどの出力は右。

・電源は上側に、グランドは下側に。

・部品番号を付ける。コンデンサが複数あった場合、C1,C2など。

・テキストコメントをできるだけ書く

53

回路図を書くツール

http://fritzing.org/

54

練習

1

3

2

2

1 3

55

部品図

DATA SHEET

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データシートとは

データシートとは部品の説明書。型番、外形サイズ、適正電圧や最大定格等の

電気特性、周辺回路などが記載されている。

58

入手方法

NSPW500CS.pdf

メーカーや販売サイトで探したり、型番で検索する。

ex. http://www.marutsu.co.jp/shohin_15043/

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重要な項目

絶対最大定格( Absolute Maximum Ratings )

寿命，信頼性を保つ為に，一瞬たりともこの値を越えてはならない定格値。

正常に動作しないだけでなく、破損、発火などの可能性があるので十分注意。

60

重要な項目

標準使用時の特性

普通に使用する時にどの程度の電流や電圧の値とするか。

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その他の項目

62

その他の項目

外形寸法

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例・温度センサーの最大定格を知りたい

LM35..02?

部品表面の型番を検索する。

製造番号やメーカー名など、直接部

品を表さないものも印刷されている

ので注意。

印刷のかすれや、2とZなど紛らわし

い表記にも気をつける。

64

例・温度センサーの最大定格を知りたい

65

例・温度センサーの最大定格を知りたい

NEXT

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次回の準備

・テスター

・PC

・Arduinoエントリーキット

・最新のArduino IDEを各自の環境に合わせてダウンロードしておく。

　以前使った事がある人も、最新版かどうかを確認。

　Mac版は70MB、 Windows版は90MB程度あるので、必ず事前の準備を。

　Arduino 1.6.3

　http://arduino.cc/en/Main/Software