電子工作始めました【Lピカ・Raspberry Pi Pico・Arduino】

Raspberry Pi/電子工作

こんにちは、あろっちです。

ということで、Raspberry Pi 4を買ってからいずれやろうと思っていた電子工作とマイコン(Raspberry Pi Pico・Arduino)を始めました。

今回は、電子工作を始めるにあたり取り揃えたものと、実際にLEDを光らせるまでを記事にしています。

僕は、ソフトウェアはまぁまぁ知っていますが、電子工作(ハードウェア)は、10代の頃にちょっとやってたくらいであまり知識がないのが実情です。まぁそれでも少しかじってたこともあって、おおよそどんな部品などを取り揃えればいいか想像できたので、結果をまとめていきたいと思います。

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電子工作の知識を得るため本の購入

Raspberry Piを中心に考えていたので、こちらの本を選びました。

電子工作は、この本の内容に沿ってすすめていくことにしました。よって電子部品については以下のサイトで秋月電子さんのパーツセットが紹介されていたので、その内容のものを中心に購入しています。

ラズパイ4対応 カラー図解 最新 Raspberry Piで学ぶ電子工作 作る、動かす、しくみがわかる! - ブルーバックスシリーズの特設ページ

他に以下の雑誌も購入しました。

電子工作にあたり準備したもの

道具類

はんだ関係

色々と調べましたが、goot(グット)のもので揃えました。
はんだごては、取り回しのきくUSB電源のものを選びました。熱はニクロムヒーター20W相当くらいですので、電子部品にはいい感じです。あと、モバイルバッテリーでも使えるので、車などコンセントがない場所での作業に便利ですよね。
はんだこて台は、簡易なものが付属していますが、今回は別に購入しました。

はんだは、マイコンのピンヘッダーのはんだ付けにも使うので、高密度集積基盤用のものを選びました。

テスター

激安のテスターもありましたが、オーム電機の普及型デジタルテスターを購入しました。

その他準備したもの

とりあえず準備したものは以下のような感じです。

はんだ吸い取り線は、まさかの時を考えて用意しておきたいですよね。
手袋は、電子部品を扱うのに必須と考え購入しました。
これ以外のものは、最初は不要かもしれません。実際には一応、全部使ってみました。

取り揃えたパーツ類

こんな感じです。

パーツセット

初心者向けのパーツ一式揃いました。
このパーツセットに電源モジュールが入っていたので、このユニットに合う電源アダプターを別途購入しました。
それがこちら

これを購入するまでは、Raspberry Pi 4の電源(GPIO端子の3.3V)を使っていました。Raspberry Pi 4のGPIO端子を使いやすくするために以下のものを購入しました。

これ、思った以上に使えるものでした。

個別の電子部品については、電子工作本に沿って学習していくつもりなので、秋月電子で購入しました。

ラズパイ4対応 Raspberry Piで学ぶ電子工作 パーツセット

このセットから揃っていない部品だけをピックアップして買い揃えました。

【I-01120】LED光拡散キャップ(5mm) 白 (50個入)
【I-00110】CdSセル 5mmタイプ
【P-04063】絶縁ラジアルリード型積層セラミックコンデンサー 0.01μF50V±10% (10個入)
【I-00238】12bit 8ch ADコンバータ MCP3208-CI/P
【P-09169】DCモーター FA-130RA-2270L
【M-08761】マイクロサーボ9g SG-90
【K-09848】DRV8835使用ステッピング&DCモータドライバモジュール
【P-12240】電池ボックス 単3×3本 リード線・スイッチ付

電子部品をまとめて揃えたいという場合には、以下のようなセットもあります。

他には、電子工作に必要な以下のものを購入しました。

マイコン(Raspberry Pi Pico・Arduino Nano互換機)

Raspberry Pi Pico

Picoを購入した後に、ピンヘッダーが付属していないのに気付き、後からピンヘッダーのパックをAmazonで購入しました。Pico購入時であれば1つ40円くらいのものをまとめて注文できます。が、注文後では送料を考えるとパックにならざる得ませんでした。電子部品は1つ1つ安いものが多いですが、送料が響いてくることに気づかされました。

Arduino Nano互換機

こちらの互換機、USBのソケットがマイクロ(micro-B)ではなくミニ(mini-B)のため、以下のケーブルを購入。

マイクロ(micro-B)USBケーブルを既に持っているという場合は、以下の変換コネクタで対応できます。

発光ダイオード(LED)を光らせてみました【Lピカ】

電子工作というと僕が最初にやっていた時は、基盤にはんだ付けがほとんどでしたが、今はブレッドボードに挿すだけで実験できるというのに感動を覚えました。

電気関係は正直疎いので、詳しいサイト様の情報や電子工作本にお世話になりながら、とりあえず、Raspberry Pi 4の電源を使って、持っているLEDを光らせてみました。

まずは、LEDを2つ光らせるための実験。電源は3.3Vを使っています。抵抗器は330Ωを使用しました。抵抗器については電子工作本に書かれたままのものをチョイスしましたが、一応、自分でも電流の計算したりテスターで電圧(LEDのVf)や電流測定してみました。んー電気の計算なんかまともにしたことなかったのでなかなか新鮮でした。

持っているLED全種類(左から赤、黄、緑、青、白)、光らせてみる

写真のようにRaspberry Pi 4のGPIO端子を延長して、そこから電源3.3Vを持ってきています。
最初だから雑なように見えますねー。

実験している時に、抵抗器を入れる箇所が電気的に間違っていたらしく、過電流で赤色LEDを一つ焦してしまいました。このくらい電気については初心者です。

これを教訓に、テスターで電圧や電流を測りながら慎重に作業をすすめていく意識を持つようなりました。

また、Raspberry Pi 4のGPIO端子は、SoCに直結していて故障が怖いので、ソフトウェアが不要な時は、電源モジュールを使うようにしました。

こちらが、電源モジュールを使った実験。

電源モジュールへは、電源アダプターで電源供給します。電源アダプターは9V・1000mA(9W)です。

写真は、LEDを直列に繋ぐ実験です。

電源は3.3Vだと足りないので5Vを使用、抵抗器は100Ωを使いました。
電流は理論値で5V/100Ω=0.05(50mA)となりますね。

左が青色LED、右が緑色LEDです。順方向電圧(Vf)はテスターで計測したところ青が2.6-2.7V、緑は2V程度、電流は青22mA、緑16mA程度です。

青は、20mA以内にしたいので、もう少し大きい抵抗器を入れたいところです。持っている抵抗器で次が220Ω。
電流は理論値で5V/220Ω=0.227(22mA)

これで実験したところ、電流は青12mA、緑9mAでした。
こちらの方は少し暗くなりますが、安全ですね。

まとめ

今回は、必要なものを揃えるところから、LEDを光らせるまでを自分なりに進めてみて記事にしてみました。

Raspberry Pi Picoなども多少触っていますが、こちらはソフトウェアも入ってくるので、奥が深そうな感じはしています。

Raspberry Pi Pico 記事作成時点での状態
Arduino Nano Lチカ

これについても、また記事にしたいと思っています。

電子工作の続き(学習)について記事を書きました。

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