第6回 電子部品類と工具類の買い物リスト

今回は、製作に必要な電子部品と工具類を説明します。電子部品の動作や使い方などは後の回で詳しく説明します。

必要な電子部品と工具のリスト

電子工作というとハンダ付けがつきものですが、今回の製作はハンダ付けなしで進めることにします。ブレッドボードという部品を使って製作します。他にはLEDや抵抗など、それほど必要な部品は多くないですが、購入する際にいろいろ注意点がありますので、これからひとつひとつ説明していきます。

まずは費用な部品のリストです。

値段に幅がありますが、安いものを揃えればだいたい2,000円程度でしょうか。LEDは10個まとめ売りが多く、4種類揃えるのでちょっと値段が高くなってしまいました。

それでは、それぞれの部品、工具について購入する際の注意点など含めて詳しく説明します。

途中、部品ごとに購入先の参考URLを記載していますが、最後に代表的な購入先ネットショップをまとめてご紹介します。また、東京圏、大阪圏であれば、電子部品街がありますし、主要な地域でしたらショップがありますので、これを機会に直接お店に行ってみるのも楽しいですよ。

電子部品類

ブレッドボード

今回製作するものは、ブレッドボードというものに部品をセットして回路を作成していきます。ブレッドボードそのものの説明は以下の記事をご覧ください。

「MacでPICマイコン入門 第6回 ブレッドボードとは?」

ブレッドボードの仕組みはわかりましたでしょうか。抵抗やLEDなどの部品をどのように挿していけばよいかは後の回で詳しく説明します。

ブレッドボードは大きさに種類があります。例えば以下のような感じです。

上が30列、下が63列あります。今回製作するものは、サンプルを作ってみたところ、チャレンジ課題の簡単なものを含めて30列あれば足ります。ただ、いろいろ実験してみたい場合は大きいものを購入してもいいと思います。

30列のブレッドボードです。
ブレッドボードBB-801(秋月電子通商)
SGK-BB8455 ブレッドボード(せんごくネット通販)

大きいブレッドボードです。
ブレッドボード BB102(秋月電子通商)
ブレッドボード(マルツオンライン)

ジャンパーワイヤー

ジャンパーワイヤーは、Raspberry PiのGPIOピンとブレッドボードを接続するために使用します。Raspberry Pi側はピンが出ていて、ブレッドボード側はピンを挿すようになっていますので、購入するジャンパーワイヤーは両端のコネクタがオス-メスタイプのものになります。

以下のように接続します。

長さは15cmぐらいのものが入手しやすいです。10cm程度のものも売っていますが、ある程度長さがないと作業しづらいので15cmはあったほうがよいです。

ブレッドボード・ジャンパーコード(オス－メス) 15cm(黒) (10本入り) (秋月電子通商)
SparkFun PRT-09140 155mmジャンパワイヤ(オス-メス)10本入り(せんごくネット通販)

抵抗

抵抗は330オームと1k(1キロ=1000)オームを購入します。1本あるいは10本単位で販売しているところもありますが、100本100円ですので、100本入りがよいと思います。特に1kオームは他のものを製作する場合でも比較的多くの場面で使用できますので、多めに買っておいても問題ありません。

なお、抵抗を選ぶ際、抵抗の大きさを表す「オーム」という単位で探しますが、他に何ワットか、という単位もあります。電球でもないのにワット数って、って感じもしますが、これはオームの法則を説明する際に一緒に説明します。今回は小さいワット数でも問題ありませんが、他の製作で使用する場合も考えて、今回は1/4W (4分の1ワット=0.25W)を購入します。

カーボン抵抗(炭素皮膜抵抗) 1/4W 330Ω (100本入) (秋月電子通商)
カーボン抵抗(炭素皮膜抵抗) 1/4W 1kΩ (100本入) (秋月電子通商)

タクトスイッチ

タクトスイッチとは、押している間だけ接続状態になるスイッチです。「タクトスイッチ」はアルプス電気の登録商標のため、「タクティールスイッチ」と表示しているところもあります。

タクトスイッチは色や大きさ、形状など多くの種類があります。

右側の大きいスイッチの場合、ブレッドボードにセットすると、場所を取ってしまいますので、小さめのものを購入します。なおそれほど高い部品ではありませんので、何種類か買ってみていろいろ試してみるのもいいかもしれません。

小型タイプ
タクトスイッチ(黄色) (秋月電子通商)
大きめタイプ
タクティルスイッチ白 (マルツオンライン)

LED(天気表示用)

天気予報を表示するために「晴れ」「曇り」「雨」「雪」を表現する色違いのLEDを準備します。

LEDの特徴として、同じ製品でも個体により光り方に若干ばらつきがあります。製品違い、色違いとなると、なかなか明るさを揃えるのが難しいです。調整のための抵抗を入れれば明るさを揃えられますが、事前にどの程度の抵抗を入れればどの程度の明るさになるのか判断するのは困難です。また可変抵抗を使用すれば明るさ調整はできます。ただ、今回は購入品を少なくするのと、回路を簡単にするため、1種類の抵抗のみ使用することにします。そのため明るさが揃わないことがあります。

なるべくこのようなことが起こらないように、今回は高輝度のLEDで揃えることにします。高輝度であれば、Raspberry PiのGPIOの3.3V電圧でも明るく光らせることができます。自分の手持ちの高輝度LEDで、同じ抵抗を使ってサンプルを作ったところ、こんな感じになりました。画像だとよくわかりませんが、白が他のLEDより明るいです。

あと難しいのが、どの天候をどの色のLEDにするか、です。自分の場合、手持ちのLEDでサンプルを作りましたので、

としました。曇りは白っぽいイメージなんですが、雪も白のイメージなんですよね。私が住んでる神奈川県は雪はほとんど降らないので、曇りを白にして、頻度の低い雪は珍しい感を出す感じでピンクにしてみました。

ということで、色は自分の考える天気の色を見つけてみてください。これから良さそうなものをピックアップしますが、これ以外のものを購入する場合、以下の3点を注意してください。

まず1点目は明るさです。「高輝度」や「超高輝度」のものを選びますが、このような記載がないケースがあります。このような場合は「光度」や「輝度」という項目がありますので、その項目が数千mcd(だいたい2000mcd以上)のものを選びます。

2点目はサイズです。3mm径と5mm径のものが主流です。自分の場合は手持ちのものから探したので、大きさが混ざっています。

あまりこだわる必要はないと思いますが、見た目もありますしし、できれば径は揃えておいたほうがよいですね。

3点目は「順方向電圧」です。製品の仕様を見ると、「順方向電圧」「順電圧」「Vf」などと記載されています。この電圧がだいたい3.1V程度までのものを選択してください。例えば

高輝度3mm赤色LED OSR7CA3131A(10個入り) ((秋月電子通商)

この仕様を見ると、順方向電圧は2.1Vとありますので問題ありません。一方、こちらの製品は、

5mm青色LED ESL-R5BLBC018 (秋月電子通商)

順方向電圧は3.5Vとありますので、このぐらいの順方向電圧のものは避けるようにしてください。

以下、秋月電子通商さんのサイトになりますが、今回の製作に使えそうな各色LEDを掲載しておきます。すべて3mm径のものです。

白: 超高輝度3mm白色LED OSW54K3131A(10個入り)
電球色: 超高輝度3mmウォームホワイトLED OSM54K3131A(10個入り)
赤: 高輝度3mm赤色LED OSR7CA3131A(10個入り)
緑: 超高輝度3mm緑色LED OSG58A3131A(10個入り)
青: 超高輝度3mm青色LED OSB56A3131A(10個入り)
黄: 超高輝度3mm黄色LED OS5YKA3131A(10個入り)
オレンジ: 超高輝度3mmオレンジ色LED OS5OAA3131A(10個入り)
ピンク: 3mmピンク色LED OSK5DK3131A (2個入り)

フルカラーLED(鉄道運行状況表示用)

鉄道運行状況表示用のLEDはフルカラーLEDを使ってみたいと思います。こちらは径が5mmタイプのものになります。なお、フルカラーLEDは種類があり「カソードコモン」と「アノードコモン」があります。今回の製作では「カソードコモン」を前提としています。「アノードコモン」でも作れますが、記事の通り製作するには「カソードコモン」を購入してください。

フルカラーLEDといっても、実は中身は青と緑と赤のLEDが入ってるだけなんです。光の3原色は青、緑、赤ですので、この色があれば、各色の強さを調整すればいろいろな色が表現できる、という仕組みです。(テレビなども同じ原理ですね)

今回、鉄道運行状況は信号機のように青、黄、赤の表示をしようと思います。フルカラーLEDでは、青は青のみ点灯、赤は赤のみ点灯すればよく、黄にするには緑と赤を同時点灯させます。

フルカラーLEDの場合、この同時点灯がちょっと問題があります。下の画像は黄色にしようとして緑と赤を同時点灯させたものです。

サンプルの回路で撮影したところ、カメラで写すと光が分離している様子がわからないため、調整用の抵抗を入れて見た目に近づけてあります。このように黄色ではなく、緑と赤がそれぞれ点灯しているように見えます。これを解決するために、光を拡散させるためのカバーをつけます。

カバーを買うのもなんなので、何かで代用できないか、紙をかぶせたりティッシュをかぶせたりしてみましたが、何ともうまく黄色になりませんでした。やはり一番いいのが、上の光拡散用のカバーをつけることです。

このカバーをつけて緑と赤を点灯すると、黄色く見えます。

ということで、このカバーは単独で売っていますが、50個入りとかで売っていて、さすがに将来的にも50個は使わないと思いますので、カバー付きのものを購入しましょう。

RGBフルカラーLED(4本足) 5mm (秋月電子通商)

この製品は、光拡散カバーが付いていますが、他に抵抗も付いています。付属の抵抗は1kオーム、1/4Wのものですのです。この抵抗は今回の製作ではフルカラーLEDには使用しません。先ほどご紹介した1kオームの抵抗は2本しか使いませんで、100本入りが多すぎる、という場合はこちらの1kオームの抵抗を使用しても構いません。このフルカラーLEDには330オームの抵抗を使用します。

以上で電子部品類の説明は終わりです。

工具類

続いて工具類です。

ラジオペンチ

ラジオペンチは、抵抗から出ている線(リード線と呼びます)を曲げるために使用します。手で曲げてもいいですが、きちんと曲げるのはちょっと難しいですし、精度は必要ないので100円ショップで売っているもので十分です。お持ちでなければ購入しましょう。

ニッパー

ニッパーは抵抗やLEDのリード線を切断するのに使用します。ニッパーも100円ショップで構いませんが、今後他のものも作る予定があるのであれば、700円〜1,000円程度のものを購入することをお勧めします。ニッパーは金属の線を切るため、ある程度刃が強くないといけないのと、噛み合わせの精度が必要なためです。かといって100円のものがダメかというと、最近の100円の工具も精度がよくなっているのて、予算と相談しながら決めましょう。1000円程度のものはamazonや楽天で探すとユーザレビューがよい商品が見つかると思います。

ピンセット

ピンセットはなくても構いませんが、ブレッドボードで部品が混み合ってくると、挿したり抜いたりするのを手で行う場合、作業しづらいことがあります。ピンセットがあると便利ですので、準備しておくと良いと思います。これも100円ショップのもので十分です。

トレー

トレーあるいは、何か部品を置いておくための小さな箱があると便利です。抵抗やLEDは小さいためなくしやすいです。またリード線の切れ端はブレッドボードの配線に再利用しますので取っておく必要があります。適当な箱が見つからないようでしたら、100円ショップに売っているプラスチックのトレーがあると便利だと思います。画像は大きさ比較のためブレッドボードを入れてあります。

代表的な購入先

通販で購入する場合、複数のショップから購入するとその分送料が余分にかかってしまいますので、2店舗ぐらいにまとめた方がよいですね。以下の代表的なショップを掲載しておきます。

秋月電子通商
せんごくネット通販
マルツオンライン
共立エレショップ
若松通商
LEDパラダイス

これで製作に必要なものの説明は終わりです。

次回からRaspberry Piをセットアップして、開発できるようにしていきます。

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