前回はArduino基板上のLEDでやったLチカをブレッドボードで回路を組んでやってみます。
プログラムはそのまま使うことにしてさっそくはじめます。
回路組んでみる
必要な部品は以下。
- LED
- 抵抗
LEDの光らせ方
さて、そもそもLEDってどうやって光らせるんでしょうか？
知ってますか？私は知りませんでした。
単純に電球と同じように電池に繋げば光るってわけではないそうです。
そもそもLED＝発光ダイオードなので発光する「ダイオード」です。
ダイオードっいうのは電流を一方向にのみ流す部品です。
電気が流れる際に抵抗はありませんが電圧降下といって、ダイオードを通り抜けると電圧が下がります。
発光ダイオードの場合、この電圧降下がだいたい2Vぐらいあります（色によって違う）。乾電池1つの電圧が1.5Vぐらいなので、電池1つでは電圧が足りずに光らせることができません。
また流せる電流が少なくて3～10mA程度です。
ちなみに限界を超えて電流を流すと「ぱんっ！」ってなってお亡くなりになります。
なので、抵抗を直列に繋いで流れる電流を制限してあげます。ということでさっそく抵抗が登場します。
抵抗の選び方
では、抵抗はどれを使えばいいのでしょうか？
分からないので欲しい抵抗値を計算して近いやつを使います。
使うのは中学校で習ったオームの法則です。抵抗の単位にもなってるオームさんが見つけた公式です。たぶん。
すみません知ったかしました。詳しいことはWikipediaに聞いてください。
公式の基本形は E=I×R です。
Eが電圧、Iが電流、Rが抵抗です。
つまり、大きさR[Ω]の抵抗にI[A]の電流を流すのに必要な電圧はE[V]だといってます。抵抗が大きければ電圧を高くする必要がありますし、電流を多く流そうとすればこれも電圧を上げればいいことになります。
例えば、抵抗値が100[Ω]の抵抗に1[A]の電流を流そうとすると100[V]の電圧が必要だけど、抵抗が半分の50[Ω]になれば電圧は50[V]で済みます。
今回は抵抗が知りたいので基本式を変形して、R＝の形に変形します。
R=E/I
ですね。
あとは、このEとIに必要な値を入れてあげればRが求まります。
ということで求めてみましょう。
流せる電流は先ほど3～10mAと書きました。
なので、10mA流すことにしましょう。単位を合わせると10mA=10/1000A=0.010Aです。
Arduinoの出力する電圧は5Vです。LEDでの電圧降下が2Vあるとすると、抵抗にかかる電圧は残りの3[V]になります。E=3です。これらをオームの式に代入します。
R=E/I
=3/0.01
=300[Ω]
ということで、300オームの抵抗を使えばいいことが分かりました。
使える抵抗を探す
必要な抵抗値が分かったので、Startキットに入っている抵抗で使えるものを探します。
抵抗には値が書いてありません。数字を小さい部品にプリントするのが大変なのでしょう。代わりにカラーコードと呼ばれる色の線が4～5本書いてありそこから抵抗値を読みます。
線が4本の場合、初めの2本が2桁の数字を3本目が桁数を表します。4本目は抵抗値のばらつきを表しますが精度が必要になるまではスルー。ということでKitに入っていた3種類の抵抗値を読んでみます。
ちなみに、当然コードは覚えてないのでコード表とにらめっこしながら調べていきます。
いっこめ
色の並びは茶、黒、赤、金です。
最初の2つは茶が1、黒が0なので、10．
3つ目は赤で2。なので0が2つ付く。
10に0を2つつけて1000[Ω]。
金は±5%の意味。
にこめ
色の並びはオレンジ、オレンジ、茶、金。
オレンジは3なので、2桁の数字は33．
茶色は1なので0を1つつけて、330[Ω]。
これが近くてよさそうですね。
さんこめ
色の並びは茶、黒、オレンジ、金。
茶、黒は10．
オレンジは3なので、０を3つつけて、10000[Ω]。
というわけで2つ目が300Ωに近いので使うことにします。
ちなみに、いっこめを使った場合に流れる電流は、
I=E/R=3/1000=0.003=3mA
となるので、こっちも使えそうです。
回路作成
では使う部品もそろったので回路を作ります。
前回のプログラムをそのまま使うので、出力は13ピンに出ます。ここが5Vです。(電池のプラスと思ってください)。一方でGNDが0Vになります。(電池のマイナスと思ってください）
なので、13ピンからスタートしてLEDと抵抗を直列に繋いで最後にGNDに繋げば回路が完成です。
ということで繋いでみたが光らない？？？
落ち着いて見ると、抵抗～LEDのピンの両方を同じ列に差してます。orz
ブレッドボードは赤枠で囲った1列がつながっているので、これだとLEDのプラスとマイナスがつながってしまいます。そりゃ光らんわ。
ということで、修正して光るようになりました。LEDが壊れてるのか？？とか色々考えてLEDの色が変わってたりするのは内緒です。
ブレッドボードの使い方の復習になりますた。
- 繋ぎたい部位は同じ列へ（上の絵だと15列の抵抗とLED。とか)
- プラスとマイナスは別の列へ(15～16列のLED、3～15列の抵抗)
ということで、Lチカを回路作って実施できました。Hello World！
次回はさっそく手持ちのセンサーの値の出力を計測してみる予定です。