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【Lチカ】ArduinoでLEDをチカチカさせよう!①使用部品、回路図と配線図

第3回

Lチカ完成の写真

やっと電子工作らしいことをしていきます。LEDをチカチカ(Lチカ)ができるようになりましょう!

Lチカの内容は初心者には量が多いので2回に分けています。今回は回路図の確認と配線するところまで、次回はプログラミングについてやっていきます。では、さっそくLチカに必要なものを準備していきましょう!

Lチカに必要なもの

Lチカに必要な物一覧

Lチカに必要な物一覧
  1. Arduinoのマイコン
  2. ブレッドボード
  3. USBケーブル
  4. LED(Light emitting diodeの略。発光ダイオード)
  5. 抵抗(正式名称は抵抗器)
  6. ジャンパー線(ジャンパーワイヤー・ジャンパワイヤとも言う)

まずはこれらを手元に準備してください。

手元に何もない、道具がわからない方は第一回に詳しく書いています。

回路図と配線図はメモ

先に道具を揃えてましたが、本来は回路図 → 部品を準備 → 配線図、の順番で考えていきます。

回路図・・・電気、電子回路の理論的な図。実際の配線通りではない。

配線図・・・実際の配線がわかる図。

実際は回路図でどのような部品が必要か、どのように接続するかをまず決めてから、実際の配線を考えていきます。(しかし当分はお手本を見ながら作るので、順番は錯綜すると思います。回路図)

回路図、配線図は復習できるようにノートや紙に書いておきましょう。

Lチカの回路図

回路図はこのようになっています。

Arduinoから5V → 抵抗 → LED → GND の流れです。

2本線の電源、ギザギザの抵抗、三角形に矢印の出たLEDの回路図記号が書いてあります。

LEDには電流が流れすぎるとショートしてしまうので、抵抗が必要です。その抵抗を選んであげる必要があるので、中学で習ったオームの法則を使います。(アホな私は始めた当初すっかり名前ごと忘れていました笑)この図と抵抗を求める式を覚えるだけで大丈夫です。

オームの法則で抵抗を決める

オームの法則はブリで覚えよう!

ブリちゃんです!ブリ(VRI)と覚えると忘れないです。お魚は関係ありません。

先ほどの回路図に書いてあった330Ωはこのオームの法則で導き出しました

オームの法則は、電圧V、電流I、抵抗Rの電気回路での関係性がわかる法則です。電圧が高くなると電流も増え、抵抗が大きくなると電流が減ります。この図に二つの値を代入すると残りの一つがわかります。

抵抗はこのオームの法則を利用した式に代入して値を出します。

LEDの抵抗を求める式

300Ωになりました。ピッタリの抵抗がないので今回は330Ωにしています。このくらいの誤差は、抵抗の値が大きくなるほど電流が流れにくくなって光が小さくなるだけで、10KΩでも光るので問題なし!逆に言えば抵抗で光の調節もできるということです。

以下の二つを式に代入することだけ覚えておきましょう。

LEDに流す電流・・・普通のLEDならだいたい10~20mA。(データシートを確認して最大定格の三分の一くらいが無難)

LEDの順電圧・・・今回は2Vfでした。(データシートでVFと書いてあるところだよ)

ごちゃごちゃと書いてしまいましたが、少しずつ覚えていくので、最初は難しく考えないで飛ばしてもいいです。LEDには10mA流すことにした、オームの法則で抵抗は330Ωを使うことにした。今回はこれを覚えてもらえればでOKです。

ジャンパー線の配線

ピンソケットにジャンパー線を接続

では330Ωの抵抗を使うことがわかったので、配線をしていきます。

まず、上の方にある、ピンソケットの7番ピンに赤いジャンパー線を、GNDピン(読み:グランド)と書いてあるところに黒いジャンパー線を接続します。ジャンパー線の色は何色でも同じものです。わかりやすいように、電源供給は赤、グランドに接続する線は黒にしています。

こうすると、電流電圧が7番ピン→これから作る回路→GNDピンに流れるようになり、LEDが点滅するための回路になります。

では、写真右側にあるブレッドボードの回路部分を作っていきましょう。

抵抗に一手間

抵抗は足を切って使うと安全です。100Ω、1KΩ、100KΩなど、たくさんある抵抗の中からオームの法則で330Ωの抵抗を選びました。

 

ちなみに、抵抗を見るといろんな色の線がプリントされています。この色をみて、抵抗の値がわかるようになっています(カラーコード)。

 
抵抗について

この抵抗の両端をニッパーで足を切り、ラジオペンチで曲げます。

ブレッドボードに指していく

一応手でも曲がりますが、ラジオペンチの方が綺麗に曲がります。これを穴がたくさん空いているブレッドボードに挿して使います。極性はないので、特に挿す向きなどはありません。

また、抵抗は足が長いまま使っても使えますが、LEDの足とぶつかってしまうと電流が流れすぎて部品やICが壊れてしまうことがあります。なるべく足は切って使いましょう。

綺麗に部品の足を曲げてくれる便利グッズ(リードベンダー)などもあります。

LED、抵抗の配線

ブレッドボードに配線していくその前に、LEDで絶対に覚えておいて欲しいこと2ヶ条!

  1. LEDと抵抗は必ずセット
  2. LEDを接続する向きに注意

抵抗とLEDがセットなのは、電流の流れすぎ(ショート)を防止するためです。

LEDには、足が長い方のアノードから短い方のカソードに電流が流れる極性があります。なので配線する際には注意してください。

LEDのアノード、カソード
   

LEDの向きに気をつけて、左の配線図を見ながら挿してみてください。ちなみに右でも同じです。

この配線図は左も右も同じ

広い真ん中の部分はタテにつながってます。薄く黄緑色になっているところが、接続されている部分です。

ヨコ一直線に引かれている赤線と青線に挟まれている部分2列は一直線につながっていて、電源やGNDが複数あるときにまとめられるようになっています。

ブレッドボードの表と裏

これはスターターキットに入っているものとは別のブレッドボードですが、裏面はこのようになっています。

配線完了したLED

うまくできましたか?(LEDさんなぜかナナメですが普通に垂直に挿してね)

NEXT

第3回、第4回の概要

お疲れ様です!後で見直せるように回路図、オームの法則、配線図をメモしておきましょう。次回はIDEにプログラミングをしてLEDを点灯させていきます。

第4回 【Lチカ】ArduinoでLEDをチカチカさせよう!②IDEでプログラミング(スケッチ)