この記事では、ドキドキハートで光らせたLEDを電子工作で作ってみたいと思います。
これはLチカ（＝LEDチカチカ）と言われて、エンジニアが初めて何か作る時によくやるものです。
自分で手を動かしながら理解できるので、ぜひやってみてほしいです！
ドキドキハートのプログラムがまだの方はこちらを参照ください。
この電子工作では以下のキットに含まれるパーツを使用します。
KEYESTUDIO ベーシックスターターキット BBC Microbit V2 V1.5用
LEDとは
LEDは、電気が通ると光る電球のようなものです。あとで話しますが、
電流を10mAくらい流せば光ります。
後で計算しますからね、数字を覚えておいて下さいね。
LEDに電流を10mA流す
LEDに電流を10mA流す
LEDに電流を10mA流す
はい。電子部品には二つの種類があって、マイクロビットについているのは、SMDと呼ばれる表面実装部品で、今回扱うのはDIPと言うリード部品です。
それぞれ形状が違うだけで、中身は同じです。
ちなみにSMD技術が進化したことで、今どきの電化製品は小型で軽量なものになりました。
少し脱線しましたが、LEDの特徴や注意しなければならないこととして、以下のことがあります。
- 足の長い方がプラス、短い方がマイナスです
- プラスからマイナスに電気を流してやる必要があります
- 電源に直接つなぐと電気が流れ過ぎて壊れます
マイクロビットはこうした注意を考慮した上で設計されています。
電気の流れを調整する抵抗器
LEDに直接電源をつなぐと電気が流れ過ぎて壊れてしまうということで、流れすぎないように調整しなければなりませんね。
その役割を担うのが抵抗器です。単位はオーム(Ω)です。
電気が流れるというのを式に書くと、以下のようになります。
電圧 = 電流 × 抵抗
電圧はボルトV、電流はアンペアA、抵抗はオームΩで表します。
ちなみにこれはオームの法則と言ってとてもよく使う公式なので覚えておきましょう！
え、今まで電気が流れるって言ってたけど。式の中に電気って表現がないよ？
そう思ったあなたは、よく文章を読んでいる、なかなか賢いさんです。
「電気が流れる」という表現は、実際には電流のことを言っていることが多いです。
電流は流れる、電圧はかかると表現しますよ！
まあそんなに難しく考えなくて大丈夫です。距離 = 速さ × 時間のようなものです。
それで、マイクロビットのような電子基板（正確にはマイコン）から出力される電圧はだいたい決まってるんですね。
マイクロビットの場合は3Vです。
さて、では試しに計算してみましょうか。
抵抗の計算
先ほどの話でマイクロビットからは3Vが出力されます。
LEDに流す電流はいくつでしたか？。。。10mAでしたよね。
この電圧と電流の情報をもとに、オームの法則を使って抵抗を計算しましょう！
電圧 = 電流 × 抵抗
3 = 10 * 10^(-3) × 抵抗
ですね。つまり、
抵抗 = 3 / 0.01
ですから、300Ωですね。
電気に詳しい大きいお友達へ
混乱すると何なので、LEDの順方向電圧降下分は考慮してないです
手元にある抵抗から300Ωに一番近い抵抗を選びましょう。
抵抗の値はカラーシートを見て下さいね。
たとえば、赤、赤、黒、黒、茶の線が引かれていたら、その抵抗は220Ωです。
部品の配線
マイクロビットやLED、抵抗器などつなげるには配線する必要があります。
ここで土台として使うのがブレットボードです。
穴がたくさん空いてますね。これらは実は穴の下で黄色の線で引いたようにつながっています。
さて、ではさっそく配線して行きましょう。以下のようにつなぎます。
緑とか黒の線はジャンパー線と呼ばれるもので、電気的につなげるための線です。
- 9番ピンからLEDの長い脚へつなぐ
- LEDの短い脚を抵抗の一方の脚へつなぐ
- 抵抗のもう一方の足をGNDピンへつなぐ
といった感じです。
９番ピン？他は？と思われるかもしれませんが、それは追々やるので、とりあえず９番で行きましょう。
ピンアサインの詳細はこちら
GNDって何
GNDはグラウンドと言って、0Vの基準になるところです。
マイクロビットは3Vを出力すると書きましたが、この3Vというのは、GNDの0Vを基準に3V高い、という意味です。
つまり電圧というのは、（ここでは）GNDからの差のことであって、電位差と表現することもあります。
プログラム
さて、だいぶ長く書きましたが、ここからやっとプログラムの話になります。
以下のコードを書いてみましょう。
デジタルで出力するブロックは、高度なブロック -> 入出力端子の中にありますよ。
端子はP9にします、これで9番ピンを指定したことになります。
値が0のときは0Vを出力、値が1のときは3Vを出力になります。
さて、１秒おきにLEDがチカチカしたでしょうか！
まとめ
電子工作とプログラミングを組み合わせてLチカをやってみました
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