Arduino入門の入門

ハードウェア開発には、始めるだけで多くの準備が必要となります。ソフトウェアのようにダウンロードしてインストールすればOK、というわけにはいきません。すでにはハードウェア開発に精通していればよいですが、そうでない場合、いきなりたくさんの部品を買ったり、試しにやってみる程度だとそれに見合ったコストで実践できないのが問題ではあります。Tinkercadはブラウザで動作するデジタル回路学習ツールキットです。まずはちょっと弄る前に、前提知識を扱います。

ブレッドボードについて

ブレッドボード(Breadboard)は電子回路のプロトタイピングにおいて頻繁に利用されます. ハンダ付けの必要がなく,部品を接続することができます.ちょっとしたテストをするのにいちいちハンダ付け していたら,時間がかかるどころか,実験の度に部品の数量を減らすことになってしまいます. 比較的小規模で簡単な回路であればブレッドボードでほとんどの試作・実験が可能です. まずはこのブレッドボードがどのようなものなのか理解する必要があります.

ブレッドボードは下の図にあるようなものです.穴が沢山あいており,そこに部品を差し込むことで 固定・通電ができます.具体的には各穴はある規則の元,穴の下で電極が繋がっており,それを利用する ことで電子回路を構成することができます.下図右をみてください.それぞれ電極がつながっている箇所を 赤い線で表示しました.

ブレッドボードを理解したところで,LEDを電池で光らせる回路から確認してみましょう.

Lesson.1 オームの法則でLEDを光らせる

電子部品には導体と半導体があります.導体とは銅や鉄と言った具合に電器を流す性質をもつ物質になります.これとは 反対に木やプラスチック等,極めて抵抗の高いものは不導体と呼ばれます.この中間にあたる,ある条件下において 電気を流したり流さなかったりするものを半導体と呼びます.トランジスタのような単純なものからICといったトランジスタ などを複数組み合わせて構成されたものになります.オームの法則は

$ V = R * I (ただし、Vは電圧、Rは抵抗、Iは電流) $

にて表されるシンプルな数式です.抵抗はそのままオームの法則が適用できますが,LED等の半導体は導体ではないため, オームの法則が適用できません.ではどうすればよいか.具体的に抵抗(220Ω),3V電池電源,LEDにて構成される回路で確認してみましょう.

この部品構成の場合,オームの法則に当てはまらないのは半導体であるLEDになります.そこでLED部分だけはデータシート から,電圧降下値はいくつなのか,どのくらい電流を流せばよいのか,といった情報を確認します.それを行えばあとは オームの法則で計算を行えばよいです.例えばLEDの電圧降下値が1.9Vの場合,次のような回路図となり,抵抗Rの部分に おいて,電圧降下値 $V_R $は $ V_R = 1.5*2 - V_f $ として求めることができます。つまりこの回路に流れる電流(LEDを流れる電流) $ I $ は、 $ I = \frac{V_R}{R} = \frac{1.1}{220} = 5 [mA] $ として計算ができます。

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  • 最終更新: 2018/12/20 10:24
  • by baba