ごきげんよう皆様、電子工作ビギナーのerukitiです。今日は電子工作の導入記事を書きました。(注意: 2016/01/21 記事の大改訂を行いました)
電子工作は難しくない
大昔、MSXを触っていた頃には、電子工作というのは僕に取ってはとても敷居の高いものでした。MSXは比較的電子工作が賑やかな世界だったにも関わらず、指をくわえて眺めていたものです。それから20年以上経った今、電子工作はどうやら当時感じていたよりは遙かに簡単なものになったようです。
ArduinoやRaspberryPiを使えば、簡単に電子パーツを接続する事ができます。5Vや3.3Vの供給、様々な種類のI/Oを持ち、性能自体も大昔の8bitパソコンなんかよりもよほどあります。これらの環境でのプログラミングもさほど難しいものではなくなりました。また、様々な電子パーツ用のライブラリを世界中の人が作り上げているという、とても恵まれた状況にあります。
そんなわけなのか、最近はMakerというムーブメントが流行したり、ソフトウェア畑の技術者達がこぞって電子工作を始めるようになりました。(ただの観測範囲かもしれません。)
記事の想定
とりあえずレベル分けします。
- レベル1は、ラズパイやArduinoを前提に、そこにブレッドボードで回路をつなぐ (ただし、最低限、ピンヘッダとかの半田付けなんかも行う)
- レベル2は、ユニバーサル基板で回路を組んでみます。人によっては直接組むかもしれなませんが、とりあえずブレッドボードで借り組みをしてからユニバーサル基板に移行するような手順を想定します
また、レベル1とは言っても将来はレベル2以降に言って、ある程度電子工作をちゃんとやっていくのを前提とします。今回はレベル1の、かつ前編の記事とします。前編では最低限の装備をそろえます。
最初に覚えておくといいこと or チートシート的に
- ブレッドボードの使い方-電子工作とメモ
- カラー抵抗早見表！
- LEDの使い方 | マルツオンライン
- プルアップ抵抗 - Wikipedia
- 電子工作 - プルアップ抵抗について解説 - Qiita
- プルダウン抵抗はよくわかってないので誰か教えてください！
- タクトスイッチでRaspberryPiをシャットダウンさせてみた【Python】【supervisor】: Raspberry Piでやってみた
- タクトスイッチはどうして4つ足があるのでしょうか？ - どのように使えばいい... - Yahoo!知恵袋
レベル1で必要になる道具
電子工作に必要な道具達 - クックパッド開発者ブログを読めば大体事足りますが、レベル1の間はまだ必要なさそうなものが色々あるので、いったんレベル1で必要なモノに絞り込んだ上で、僕が実際に買ったものを紹介します。
はんだこて: Amazon.co.jp: 白光 ダイヤル式温度制御はんだこて FX600: DIY・工具
ビギナーが買うには本格的すぎる気もしますが、ビギナーのへたくそな半田付けを補うにはいい道具を！と思いました。これ温度調節ができるので、基板の状態・はんだの種類などに応じて温度を切り替えられることと、10秒程度で暖まるという早さと、幾ら半田付けしまくっても温度が落ちないという温度の安定性の良さがポイントです。
はんだ: Amazon.co.jp: goot 電子工作用はんだ SD-63: DIY・工具
合わせ買い対象品なので何か注文するついでに買いましょう。別にこれを選んだ理由は特にありません。
鉛フリーも今度試してみるべきなのかなーと思いつつ…。
はんだ吸い取り線: Amazon.co.jp: goot はんだ吸取り線 CP-20Y: DIY・工具
半田付けしっぱいした時に必要になるものです。これも特に選んだ理由があるわけじゃないです。
コテカバー: Amazon.co.jp: 白光 コテカバー No.605M: DIY・工具
せっかくいいコテを買ったので、保護するためにこれも買いました。
コテ台: Amazon.co.jp: goot はんだこて台 ST-11: DIY・工具
スタンダードなコテ台らしいです。値段が安くて良いのですが、換えの丸形のスポンジがAmazonにないのは難点です。安定性はそれなりだと思うんですが、もうちょっと重くてもいいのになーと思わなくもないので、少し工夫が必要かもしれません。
カッターマット: Amazon.co.jp: OLFA カッターマット A3 135B: DIY・工具
半田付けや、部品の加工をやってると結構机にダメージを与えてしまうので必需品だと思います。
ニッパー
自宅に転がってるものをそのまま流用しているんですが、半田付けの練習で抵抗を切ったりしてると、割と困った自体に遭遇しはじめました。特に1W抵抗とか厳しい…。
なので、もうちょっと精度のいいちゃんとしたものを買おうかなと考えています。候補としてはAmazon.co.jp: HOZAN(ホーザン) エンドニッパー 116ｍｍ N-33: DIY・工具を考えていますが、入荷予定日が約二週間先…。とりあえずHOZANが良さそうです？
ラジオペンチ
部品の固定や曲げたりなどで活躍するんですが、これも自宅に転がってるものの流用ですが、特に困ったことはないですね。いまのところ。
練習用ユニバーサル基板: Amazon.co.jp： ユニバーサル基板 (PCB 50mm×70mm 432穴) 25枚セット: ホビー
これは実際に使う用じゃなくて、半田付け練習用に買ってみました。割と雑い感じはあるので、この基板で実際に実装するには苦労しそうな予感がします。
両面スルーホールと片面スルーホールで違うって話もあるんですが、どうなんでしょうか？
ブレッドボード
- ブレッドボード ＢＢ－８０１: パーツ一般 秋月電子通商 電子部品 ネット通販
- ミニブレッドボード ＢＢ－６０１（白）: パーツ一般 秋月電子通商 電子部品 ネット通販
- ブレッドボード ＥＩＣ－１０２Ｊ: パーツ一般 秋月電子通商 電子部品 ネット通販
ノーマルサイズを三個、ミニサイズを五個、大きなサイズを一個くらい買っておけば、当面は足りるかなー感です。ミニサイズは電源・GNDのラインが無いんですが安いのと、ちょっとしたモノを実験するのに手頃なので買いました。
ブレッドボードに関してはAmazonはなんとなく微妙に感じたので、秋月の店頭で買いました。
ジャンパワイヤ
アマゾン | サンハヤト ジャンプワイヤキット SKS-100 単線タイプでよく使用する短めジャンプワイヤのセット品 | 基板部品 | 産業・研究開発用品 | 通販}
固いタイプのジャンプワイヤで組むと配線が散らからないのでパーツ点数の多い時とかに特に有効です。これは追加でもう1セットか2セット買ってもいいかもしれないけど、それくらいになるとAmazon以外に安い場所ありそうな気もしています。
ブレッドボード・ジャンパーコード（オス－オス）（１０ｃｍ）２０本セット: パーツ一般 秋月電子通商 電子部品 ネット通販
ブレッドボード間で結線する為のもので、雑に組んでも大丈夫な時に使います。
ブレッドボード・ジャンパーワイヤ（オス－メス） １５ｃｍ（赤）: パーツ一般 秋月電子通商 電子部品 ネット通販
ブレッドボードと、たとえばラズパイをつなぐ時などに使います。
適当な1/4Wあたりの抵抗
- 1/4W カーボン抵抗(Ω順): 特設ページ 秋月電子通商 電子部品 ネット通販
- カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗） １／４Ｗ １０ｋΩ （１００本入）: パーツ一般 秋月電子通商 電子部品 ネット通販
- カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗） １／４Ｗ ５１Ω （１００本入）: パーツ一般 秋月電子通商 電子部品 ネット通販
- カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗） １／４Ｗ １ｋΩ （１００本入）: パーツ一般 秋月電子通商 電子部品 ネット通販
ひと袋に100個入ってます。どれを買えばいいかと言うと悩ましいですが、この三種類くらいは最低限もってていいんじゃないでしょうか。どうせひと袋100円だし。交通費や送料がもったいないと考える人は、自分が組みたい回路をいくつか見繕って、それに必要な抵抗を一通り買っちゃいましょう。
適当な1W抵抗の袋
1/4W抵抗と1W抵抗(あるいは1/6W抵抗)は、それぞれ流してもいい電力の違いですが、大きさもだいぶん違います。1W抵抗はでかくて足が太いです。半田付けするときの感覚が全然違うので、半田付けレベルを上げるために、1Wの抵抗の袋も適当に買っておけばいいと思います。
抵抗詰め合わせ: Amazon.co.jp： 【PLOVER】 カーボン抵抗 炭素皮膜抵抗 1/4W（0.25W） 許容差±5% オリジナルセット 1Ω～1MΩ 37種類 各20個（合計740個） ユニバーサル基板付き PR-203: 車＆バイク
それぞれ20本ずつなので、本格的に回路組み始めたらどうせ足りなくなるんですが、まぁ必要な時に袋を買えばいいという考えでいいとは思います。あればお守りになります。
おまけのユニバーサル基板はめっちゃ半田付けの難易度高いです。たぶんフラックスが塗ってない？
可変抵抗詰め合わせ: Amazon.co.jp： 【PLOVER】 半固定ボリューム 半固定抵抗 可変抵抗 オリジナルセット 100Ω～1MΩ 13種類 各5個（合計65個） ユニバーサル基板付き PR-223: 家電・カメラ
カーボン抵抗詰め合わせよりは使用頻度は低いとは思います。
コンデンサー詰め合わせ
個人的にはいらないかなーと思ってます。必要になった時に必要な分プラスアルファ買っておけばいいと思います。と言いつつ、0.1μF, 4.7μF(電解コンデンサ), 47μF(電解コンデンサ)あたりはよく出てくる気がします。
LEDとそれにあった抵抗
電子工作の世界におけるHello, WorldはLチカだと言われています。なので、LEDをいくつか買っておきましょう。あと、LEDはそれに応じた抵抗が必要なので、それも欲しいですね。(さっきの詰め合わせで対応できるならそれでOK)
抵抗値 = (供給元の電圧 - 順方向電圧VF) / 電流
秋月の店頭で見た限りではLEDがたくさんあって、VFや電流、色、明るさなどがとても様々でした。なので、いい感じに選んで買っておいてください。電源電圧(VCC)が5Vなら選び放題ですが、3.3Vの場合結構選択肢が少なくなる印象です。
タクトスイッチ: タクトスイッチ １００個セット: パーツ一般 秋月電子通商 電子部品 ネット通販
これは正直やりすぎたかなーとも思うんですが、まぁきっと使うはずですｗ。
スライドスイッチ
タクトスイッチに比べて高いんですが、押しっぱなしにしなくていい分便利な気はするので、300円分くらいは買って置いて損はなさそうです。
適当な電子工作キット
実際にキットを組みたててみるの経験値が積めていいです。壊しても泣かない位の金額で、自分が興味を持てる題材のモノがベストでしょう。
僕が買ったのは、１インチ大文字マイコンデジタル時計キット Ｖｅｒ．２: 組立キット 秋月電子通商 電子部品 ネット通販 です。一応時計表示されました。されましたが、二点おかしくて、真ん中のコロン代わりのLEDが光らなかった事と、タクトスイッチの一つが妙に不安定だったことです。まぁでも7セグLEDで時間が表示されただけでもうれしかったですね。
半田付けの練習
さて、道具を買ったら、半田付けの練習をしてしまいましょう。たとえばＷｉ－Ｆｉモジュール ＥＳＰ－ＷＲＯＯＭ－０２ ＤＩＰ化キット: 無線、高周波関連商品 秋月電子通商 電子部品 ネット通販なんかをつかう場合でもピンヘッダの半田付けは必要だったりと、遅かれ早かれ半田付けは必要になってきます。というか、さっき必須の道具に半田ごてがあるわけだし！
練習方法はさっき挙げたクックパッドさんのブログの最後の方に挙げられている書籍、図解 つくる電子回路―正しい工具の使い方、うまく作るコツ (ブルーバックス) | 加藤 ただし | 本 | Amazon.co.jp に書いています。
片面スルーホールだと練習法がちょっと変わってくると思います。僕のはちょっと自己流かもしれないので書かないでおきます(間違ってるかもしれないし)。ただ、本では秒数が書かれてますが、秒で判断するのではなく半田の溶け方などから見極める力を身につけないといけないと思います。まぁどういう方法にせよ、部品・状況に合わせて、多すぎず・少なすぎない適量の半田を最速で流し込めるようになればOKです。
あと、ニッパーの使い方なんかも別にこの本に書かれてあるやり方に固執する必要はないんじゃないかなーと思います。というか、この本の練習法、ちょっとプロユースすぎる気がしなくもないですｗ。
軽く練習をしたら実際にキットを組んでみましょう。
最後に
次回はマイコンの種類の整理をするかレベル1の後編の内容になりました。
それではごきげんよう。