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micro:bit Lab.【マイクロビット】

micro:bit Lab.では、micro:bit【マイクロビット】に関する情報を紹介しています。

電子工作のファーストステップ(1)【micro:bit編】
3-1

LEDを点灯させる【Lピカ】

2017-12-262018-03-09

micro:bitを使った電子工作のファーストステップとしてLEDをピカッと光らせる、通称Lピカを紹介します。

訂正のお知らせ

当初、抵抗値を100Ωとしていましたが、micro:bitの最大ソース電流を超えることが判明しました。現在、抵抗値を330Ωとしています。(2017-12-26公開、2017-12-27訂正)

3-1-1.できること

micro:bitを使った電子工作のファーストステップとして紹介するのは、外部に接続したLED(発光ダイオード)をピカッと点灯させる、通称「Lピカ」です。ハンダ付け不要のプロトタイピングセット(KITRONIK-5609)を使って、赤色のLED1個を光らせます。

図3-1-1-1.micro:bitでLピカ
図3-1-1-1.micro:bitでLピカ

3-1-2.用意するもの

表3-1-2-1は、この電子工作に必要な部品などの仕様・定格です。このほかに、プログラミングするためのパソコン・USBケーブルなどが必要です。

表3-1-2-1.用意するもの(仕様・定格など)
品名 数量 仕様・定格など
micro:bit本体 1
プロトタイピングセット 1 KITRONIK-5609
LED(赤色) 1 砲弾型、直径3ミリ(または5ミリ)、順方向電圧2.0V程度、制限電流20mA程度
抵抗器 1 カーボン抵抗、330Ω(橙橙茶金)、1/2W(または1/4W)
ジャンプワイヤー(オス-メス) 2 KITRONIK-5609に付属

プロトタイピングセットとは、ブレッドボードとmicro:bitのエッジコネクターをピンヘッダーに変換する基板が一つになった製品で、micro:bitを使った電子工作がハンダ付けなしで簡単に始められます。

図3-1-2-1.プロトタイピングセット(KITRONIK-5609)
図3-1-2-1.プロトタイピングセット(KITRONIK-5609)

プロトタイピングセットには、必要なジャンプワイヤーが付いてきます。Lピカの電子回路では、オス-メス2本を使います。

図3-1-2-1.プロトタイピングセット(KITRONIK-5609)のジャンプワイヤー
図3-1-2-1.プロトタイピングセット(KITRONIK-5609)のジャンプワイヤー

BBC micro:bit用プロトタイピングセット

ブレッドボードを使用することで、ハンダ付けなしで電子回路の実験が簡単にできます。

3-1-3.作る前に

micro:bitに何かプログラムが入っていると、想定外の動きをするかもしれません。「何もしない」プログラムをダウンロードして、micro:bitに送っておきましょう。

3-1-4.作り方

では、早速作ってみましょう。まず、部品がすべて揃っていることを確認したら、プロトタイピングセットのブレッドボードが手前になるように置きます。このブレッドボード上に部品を並べて、Lピカの電子回路を作っていきます。

図3-1-4-1.作り方(1)
図3-1-4-1.作り方(1)

ブレッドボードにLEDを挿します。LEDには向き(極性)があるので注意してください。ブレッドボードの「4H」にLEDの長い足(アノード側)を挿します。

図3-1-4-2.作り方(2)
図3-1-4-2.作り方(2)

抵抗器の足(リード線)を直角に折り曲げ、ブレッドボードに挿します。抵抗器に極性はありませんが、色帯(カラーコード)の向きを合わせておくと、複数の抵抗器が並んだ時にきれいに見えます。図3-1-4-3では、左から右に向かって色帯(カラーコード)が読み取れるようになっています。

図3-1-4-3.作り方(3)
図3-1-4-3.作り方(3)

micro:bitのエッジコネクター「0」と、LEDを接続します。接続に必要なオスーメスのワイヤーはプロトタイピングセットに付属しています。何色を使っても問題ありません。

図3-1-4-4.作り方(4)
図3-1-4-4.作り方(4)

同様に、エッジコネクター「GND(0V)」と、抵抗器を接続します。これで回路は完成です。

図3-1-4-5.作り方(5)
図3-1-4-5.作り方(5)

もう一度、回路に間違いがないか確認しましょう。

3-1-5.プログラミング(ブロック)

LEDを点灯させるサンプルプログラムです。

ずっと実行されるプログラム

端子P0にデジタル信号「1」を出力します。

図3-1-5-1.ずっと実行されるプログラム
図3-1-5-1.ずっと実行されるプログラム

3-1-6.プログラミング(Javascript)

Javascript(テキスト)のサンプルプログラムです。

3-1-7.動かしてみよう

プログラムが完成したら動かしてみましょう。LEDが点灯すれば成功です。

図3-1-7-1.完成したmicro:bitでLピカ
図3-1-7-1.完成したmicro:bitでLピカ

3-1-8.解説

図3-1-8-1は、Lピカの電子回路を図記号で表した回路図です。端子P0→LED→抵抗器→GNDという順に繋がっています。抵抗器は、LEDの電流を制限するためのものです。

図3-1-8-1.回路図
図3-1-8-1.回路図

では、LEDの電流はどのように決めるのでしょうか。ポイントは二つあります。

一つ目のポイントは、LEDの制限電流です。今回使用したLEDは、制限電流が20mAのものですが、比較的ばらつきも多く、上限いっぱいでは使用しません。通常は制限電流の50%~70%程度で使用されることが多く、ここでは半分の10mAとします。

二つ目のポイントは、micro:bitの端子から供給できる電流(ソース電流)の最大値です。このソース電流を超えると、場合によっては動作が不安定になるため、必ず最大値以下で使用しなければなりません。micro:bitの一つの端子から供給できる最大ソース電流は5mAです。

LEDの制限電流と最大ソース電流を比較して、小さい方がLEDの電流となります。今回は、最大ソース電流のほうが小さいため、電流は5mA以下となります。

なお、エッジコネクターに関する詳しい内容は、Edge Connector Data Sheet(micro:bit:developer community)に記載されています。

プログラムで、端子P0にデジタル信号「1」を出力すると、約3Vの電圧で電気が流れます。LEDの順方向電圧が約2Vのため、抵抗器にかかる電圧は約1V、抵抗値が330Ωであることから、オームの法則により1V÷330Ω=約3mAの電流となります。この値は、LEDの制限電流および最大ソース電流より小さいため、安全にLEDを光らせ、かつ、micro:bitの安定した動作が期待できます。

オームの法則やLEDの順方向電圧・制限電流などは、電子工作[超]入門Lab.の「3-1.LEDを光らせる【Lピカ】」で詳しく解説しています。ぜひ、ご覧ください。

micro:bit関連のおすすめ品

micro:bitのエッジコネクターをピンヘッダーに変換するエッジコネクターピッチ変換基板と、ブレッドボードが一つになった製品です。付属のジャンパーワイヤーを使用することで、手軽に回路の実験ができます。

BBC micro:bit用プロトタイピングセット

ブレッドボードを使用することで、ハンダ付けなしで電子回路の実験が簡単にできます。

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