第8回 LEDを光らせる

今回は、発光ダイオードを光らせる回路をブレッドボードを使用して製作してみます。やっとものづくりっぽくなってきました!

本シリーズ記事の内容を改訂して、基礎編、応用編、実践編として以下のリンクに公開しています。以下のシリーズはさらにいろいろなPICマイコンの機能をご紹介しています！
PICマイコン電子工作入門　〜基礎編〜
PICマイコン電子工作入門　〜応用編〜
PICマイコン電子工作入門　〜実践編〜

今回の説明

回路を完成させるために以下の順序で説明しています。このエントリの説明は(1)「発光ダイオード(LED)を電池と抵抗のみで光らせる回路を組む」の部分の最後のステップになります。

発光ダイオード(LED)を電池と抵抗のみで光らせる回路を組む
PICマイコンの回路を組む前に、まずは電池、抵抗、発光ダイオードのみを使って、ブレッドポード上に回路を組んで発光ダイオードを光らせてみます。ここでは電池、抵抗、発光ダイオードの回路記号、回路図と、回路図からブレッドボードに組む方法を説明します。
PICマイコンのベース回路を組む
はじめの一歩の回路は、発光ダイオードを1秒に1回光らせるだけの回路です。この回路を組みます。
プログラムを作る
発光ダイオードを1秒に1回光らせるプログラムを作成します。
PICマイコンに書き込んで動作させる
作成したプログラムをPICマイコンに書き込んで動作させてみます。
ベース回路にスイッチを追加
発光ダイオードの点滅をスイッチで開始させるために、ベース回路にスイッチを追加します。これまでは発光ダイオードを光らせる、という出力制御をしましたが、PICマイコンで外部から信号を入力する方法ほ確認します。
ベース回路にブザーを追加
スイッチ付きの1秒に1回光らせる回路を作りましたので、ブザーを追加してタイマーを作ってみます。

発光ダイオードを光らせる回路

前回の説明で、発光ダイオードは電池に直接接続することはできず、電流を制限するために抵抗が必要なことを説明しました。では具体的にどのように接続すればよいのでしょうか。

発光ダイオードを光らせるためには、電池と発光ダイオードの間に抵抗を接続すればOKです。前回説明しましたが、発光ダイオードの接続の向きに注意しましょう。またこのシリーズの製作は、電源として約5Vを使用します。この例では充電式電池を使用しますので、電池は4本になります。(使い捨ての1次電池の場合は3本になります)

このように接続すれば、(安全に)発光ダイオードを光らせることができます。なお、実際には電池の部分は電池ボックスを使いますので、この以下のように接続することになります。

電池ボックスから2本の線がでていますが、赤と黒の場合、赤がプラス、黒がマイナスになります。また、赤と黒の組み合わせ以外にも赤と青の場合もあります。この場合は赤がプラス、青がマイナスになります。(だいたい赤がプラス、というのが慣例のようです)

このように実際の部品の絵を使って接続を表したものを実体配線図と呼びます。実際の電子工作ではこのような実体配線図ではなく、回路図で示されることが多いです。このシリーズでもあとで回路図のみの説明が出てきますので、回路図も読めるようにしておきましょう。前回の説明で、電池、抵抗、発光ダイオードの電子回路記号を説明しました。回路図はそれらを線で接続すればOKです。具体的には以下のようになります。各部品を線でつなげばOKです。

抵抗値の単位はオームですので、回路図には数字のみ書かれることがあります。また発光ダイオードのAとKは回路記号から明らかですので書かれていないことが多いです。電池が複数ある場合はきちんと個数分を描くケースもありますし、省略して1個しか描かないケースもあります。

実体配線図と回路図については、片方の図からもう片方の図に頭の中で変換できるように練習しておきましょうね。いずれ回路図を元に配線をする機会がでてくると思いますよ。

ブレッドボードに回路を組み立てるには

次にこの回路をブレッドボードに組み立ててみましょう。実際の組み立ての前に、どのように部品を配置すればよいか考えます。

ブレッドボード内の配線は前回説明したとおりです。また電子部品はブレッドボードの穴に挿せば接続できます。

どのように部品を挿せば(配置すれば)よいか、答えはひとつではありません。ここでは例をいくつか説明します。絶対これから説明するように配置しなければいけない、ということはありません。

例えばこのように接続すればOKです。

まず電池ボックスから電源を接続しますが、ブレッドボードのプラスとマイナスに接続するようにします。今回は回路が簡単ですので、このように接続しなくても回路を組めますが、このあとだんだん部品が増えてくるとこのように接続した方が効率がよくなります。

あとは回路図どおり(実体配線図どおり)に接続できるように配置します。なお、端子番号(穴の番号)が a-9 からマイナス電源側に接続がありますが、これは電線をこの長さに切って使用します。具体的な加工方法は後ほど説明します。なお、発光ダイオードの差す向きには注意してください。

電池のプラスから、抵抗を通って、発光ダイオードのアノード側に接続、その後発光ダイオードのカソード側から電池のマイナス電源に接続されているか十分確認しましょう。

ところで、上の配線以外にも以下のような配線もできます。

この場合、最初の配線に必要だった電線は必要なくなります。今回の説明では、電線の加工の仕方も説明しますので、最初の配線の仕方ですすめます。

ここで説明した配線の他にも、部品の配置する場所が違ったり、配線が違ったり、いろいろなパターンがあります。ポイントは、組み立てるときに回路図どおりに部品が電気的に接続されているかどうかです。

ここまで、実体配線図、回路図、ブレッドボードの配線図がでてきましたが、それぞれ変換ができるようにしておきましょう。

抵抗の加工

ブレッドボードにうまく電子部品を挿せるように、まず抵抗から加工していきましょう。

最終的に抵抗を以下のように加工します。

それでは順を追って加工の手順を説明します。

まず、抵抗のリード線を曲げる必要がありますが、どの辺で曲げたらよいかを確認します。確認は抵抗をブレッドボードの配置する予定のところ、または同じようなところにおいて、曲げる位置を確認します。慣れないうちは曲げる位置にペンなどで印をつけておくとよいと思います。何度かやっているうちに感覚がつかめてくると思います。

次にラジオペンチで曲げる位置をはさみます。

ラジオペンチあとは抵抗を持ち、ラジオペンチを回転させてリード線が90度曲がるようにひねります。

もう片方のリード線も同様に曲げます。

なんか左側の曲げ方が甘いですが、気にしないで進めます。次はリード線をニッパーで切断します。リード線の長さはだいたい7〜10mm程度になるようにします。切断するときの注意ですが、ニッパーを斜めにして切るようにします。

この図で赤線の方向に切るようにします。必ずしもこのようにする必要はありませんが、このように切ると、切った先が鋭くなってブレッドボードに差しやすくなるためです。両方のリード線をこのように切断します。

なお、余ったリード線は保存しておくとよいと思います。ブレッドボードの短い距離を接続したり、将来ハンダ付けするときに配線として利用できるためです。

これで抵抗の加工が終わりました。

発光ダイオードを加工する

発光ダイオードも抵抗のリード線を切断したときと同様に、7〜10mmぐらいになるようにニッパーで斜めに切断します。なお、発光ダイオードは向き(極性と言います)がありますので、長短がわかるようにしておきます。

これはわかりやすく長さにかなり差を持たせていますが、自分でわかる程度の差があればよいと思います。これで発光ダイオードの加工は終わりです。

電線を加工する

最後に電線を加工します。電線は単線の0.65mmを購入しました。まず電線の片方をワイヤストリッパの「0.65」という表示の穴のところにおいて7〜10mm程度被覆を取ります。

片方の被覆を取ったら、どのくらいの被覆を残せばよいか、ブレッドボードにのせて確認します。このとき、だいたいの位置を覚えるか、ペンなどで印をつけます。また、私の場合はニッパで軽く挟んでくぼみを作っています。下の画像でわかりづらいかもしれませんが、被覆にくぼみをつけています。

必要な被覆の長さがわかったら、さらにブレッドボードに差す分の7〜10mmを残してニッパーで切断します。切断したらもう片方の被覆をワイヤストリッパで取ります。なお、この長さはかなり短いため、手で押さえてワイヤストリッパを使うとうまく被覆を取ることができませんので、私の場合、ラジオペンチで挟んでおさえてワイヤストリッパで被覆を取るようにしています。

もう片方の被覆を取るとこのようになります。