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目次

概要

電子工作の未経験者がイロハを調べた。

Raspberry Pi

Arduino Wiring sketches

LattePanda

接続

配線や、機器のハンダ付けなどが必要になる。

配線

Raspberry Piなどから機器への配線。

Fritzing

配線描画ツール

ブレッドボード

ブレッドボードを使用すると、ハンダ付けをしなくて済む事が多い。

ジャンパワイヤ

  • GPIOピンとブレッドボード(若しくは直接、機器と)接続するのに使用する。
  • オス~メスが存在する。ジャンプワイヤとも呼ぶ。

抵抗器

  • 抵抗の役目は電源の調整役(電源の供給する電圧から流れる電流を調整する)。
  • 電子工作では、一般的に、炭素皮膜抵抗器を使用する。
  • 抵抗器を忘れてスペック値よりも大きな電流を流すと発熱して事故の元になる。
  • オームの法則に則る。
    • この特性を利用すると、所定の部品に対して
      • 電源電圧とは異なる電圧を供給したり、
      • 電流を必要な大きさに制御したりできる。

ハンダ付け

配線の際や、ピンヘッダ実装、などでハンダ付けを行うことがある。

抵抗器の種類

固定抵抗器

  • 炭素皮膜抵抗器
    • 電子工作で使う抵抗器は一般的にコレ。
    • セラミックの円筒表面に抵抗体である炭素の被膜が焼き付けられたもの
    • 炭素皮膜抵抗器の精度誤差は5%程度。
  • 金属皮膜抵抗器
    • 電子工作ではあまり使われないがオーディオ回路などに使われている。
    • 抵抗体にニッケルクロム合金などの金属を使っている。
    • 固体誤差が小さく(誤差1%程度)、温度による抵抗値の変化も少ない。
    • 炭素皮膜抵抗器よりも1.5~2倍の価格差がある。

可変抵抗器

抵抗値を変えることができる抵抗器

半固定抵抗器

頻繁に変更はしないが例えばセンサーの感度などを
微調整するのに抵抗値を可変にしたいときに使用する。

カラーコード

固定抵抗器(炭素皮膜抵抗器)のスペックをカラーコード(模様)で判断できる。

周辺機器

Raspberry Piなどと接続する周辺機器。

ダイオード

ダイオードは一方向にだけ電気を流す電子部品である。

特性

  • 順方向バイアス
    • P型半導体とN型半導体の2つを接合
      • P型半導体側をアノードと呼ぶ。
      • N型半導体側をカソードと呼ぶ。
    • アノード側からカソード側方向には電流が流れるが、逆方向には流れない。
  • 逆方向(のI-V)特性
    • 電圧が小さいときには電流は流れないが、ある電圧を超えると急激に流れる電流量が増加する。
    • 急激に電流が流れ始める電圧を、順方向電圧=VFと表す。
  • 逆方向(のI-V)特性
    • アノード側よりカソード側に高い電圧をかけた時の特性
    • 逆方向に電圧を印加しても電流はほとんど流れない。
    • 電圧を更に上げていくと ある電圧で急激に電流が流れる。
      これ以上の電圧を印加するとダイオードが破壊される。

発光ダイオード(LED)

  • 順方向電圧=VFは、2[V]前後(発光する色によっては3[V]以上)
  • 流れる電子のエネルギーを光エネルギーに直接変換するためエネルギー効率が良い
  • Lチカが基本らしい。
    • 最も簡単な電子回路
    • コンピューター言語でいうところの“Hello World”のようなもの

その他のダイオード

  • フォトダイオード
    • 光を検知すると、流れる電流値が変化するダイオード(光起電力効果)
  • ツェナーダイオード(定電圧ダイオード)
    • 安定化電源の基準電圧を作るために、降伏電圧がを低くなるように設計されたダイオード
    • 一定の電圧を得る目的で使用される。
    • その用途から定電圧ダイオードと呼ばれる。
  • 定電流ダイオード
    • 加える電圧や負荷抵抗が変化しても一定の電流を流すことができるダイオード
    • 定電流になる値をピンチオフ電流と呼ぶ。
    • 電圧の下限・上限に範囲がある。

LCD(液晶ディスプレイ)

I2C LCD AQM0802

  • 概要
    • 秋月電子通商のLCDモジュールで、Apple Piに載っている。
    • 仕様
      #項目
      1電源電圧3.3V
      2消費電流1mA
      3液晶コントロールICST7032i
      4I2Cアドレス0x3e
  • 初期化
    マニュアルの初期設定例に従って初期化
  • 電源オン
  • 40m sec以上待機
  • Function set(行数の設定)
    • 0000111000b
    • 0x38
  • 26.3μsec以上待機
  • Function set(拡張コマンドの設定開始)
    • 0000111001b
    • 0x39
  • 26.3μsec以上待機
  • Internal OSC frequency(内部OSC周波設定)
    • 0000010100b
    • 0x14
  • 26.3μsec以上待機
  • Contrast set(コントラスト設定)
    • 0001110000b
    • 0x70
  • 26.3μmsec以上待機
  • Power/Icon Contrast control(パワー/アイコン コントラスト設定)
    • 0001010110b
    • 0x56
  • 26.3μsec以上待機
  • Follower control(Follower設定)
    • 0001101100b
    • 0x6c
  • 200m sec以上待機
  • Function set(拡張コマンドの設定終了)
    • 0000111000b
    • 0x38
  • 26.3μsec以上待機
  • Display ON/OFF control(ディスプレイ オン)
    • 0000001101b
    • 0x0c
  • 26.3μsec以上待機
  • Clear Display(ディスプレイ クリア)
    • 0000000001b
    • 0x01
  • 1.08m sec以上待機

センサー類

接続の例

アナログ・センサー

  • Raspberry Piにはアナログ入力ポートが用意されていないため、
    SPIインターフェースのA/DコンバータICを外付けして対応する。
  • A/Dコンバータは、ブレッドボードに搭載する。
    Microchip TechnologyのMCP3002、MCP3008、MCP3208などがある。

BME280

  • 概要
    • BOSCH社製の温度/湿度/気圧モジュールで、Apple Piにも載っている。
    • ハンダ付けが必要らしいが、ピンヘッダ実装済でハンダ付け不要のものもある。
    • ブレッドボードを使用せず、ジャンパワイヤで直接接続も可能な模様。
    • 仕様
      #項目
      1電源電圧DC 1.71 V - 3.6 V
      2I2Cアドレス0x76
      3通信方式I2C(最大 3.4 MHz)
      SPI(最大10 MHz)
      4測定レンジ
      4.1温度-40~+85℃
      4.2湿度0~100%
      4.3気圧300~1100hpa
      5分解能
      5.1温度0.01℃
      5.2湿度0.008%
      5.3気圧0.18hpa
      6測定精度
      6.1温度±1℃
      6.2湿度±3%
      6.3気圧±1hpa
  • 初期化
    マニュアルの初期設定例に従って初期化
  • キャリブレーション・データの読み込み。
  • レジスタの設定
    • configレジスタ
    • ctrl_measレジスタ
    • ctrl_humレジスタ
  • 測定開始
  • 測定データ計算
  • 結果出力

Apple Pi

Wio Node

電流と電圧

スペック値

電流

  • 電気の流量
  • 単位:
    • アンペア([A])
    • 電子工作ではミリアンペア([mA])の表記が多い。
    • 1[A]=1000[mA]

電圧

  • 電気の圧力
  • 単位:
    • ボルト([V])
    • 電子工作では5V、3.3V、1.8Vなどのボルト([V])の表記が多い。

関係

電力

  • 仕事量の単位
    電力 = 電流 * 電圧
    1 ワット([W]) = 1アンペア([A])* 1 ボルト([V])

抵抗

  • オームの法則
    V(電位差) = R(電気抵抗) * I(電気抵抗)
    • 電気抵抗の単位は、オーム([Ω])
    • Vは電圧だけでなく、電位差・起電力の単位としても用いられる。
  • 直列接続の合成抵抗
    抵抗1 + 抵抗1 = 直列接続の合成抵抗1
  • 並列接続の合成抵抗
    1 / ( 1 / 抵抗1 ) + ( 1 / 抵抗1 ) = 並列接続の合成抵抗1

参考


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Last-modified: 2018-01-31 (水) 18:30:56 (658d)