実験資料

ドバイタワー（バージュ・ハリファ）から見た風景
全高828.0 m、ビル本体636.0 m、160階建
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実験の目的
インターフェースを理解するために１次側の小さな電源で、
２次側の電源を利用し、負荷を駆動させ実験を行い、動
作確認をします。
（１）電源回路の確認
（２）スイッチ動作の確認
（３）インターフェス
７４LS０６（インバータ）の信号で、リレーの駆動
を確認、1次側から2次側への伝達確認
（４）負荷の確認
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実験・ブレットボードの利用
• ブレットボードの電源部は、横側に端子が繋がり、配
線部は、縦側に端子が繋がっています。
• 中央の溝の上側、下側は、別端子です。
• 配線は、ジャンパー線、リード線を利用します。
• 部品は、秋葉原で購入 ２３00円程度
（抵抗、ダイオードは、100個単位の購入）
• 参考にした本 武蔵野電波のブレットボーダーズ
（オーム社/開発局 2400円）
インターネット検索で調査
http://staretc.com/elc_3_6Lr．html
部品購入：秋月電子通商、㈱光南電気
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回路完成写真
コンデンサー
を付ける
4
ブロック図
電源制御部
９V外部電源
をレギュレー
ターを利用し
て５Vにする。
①スイッチ制御
リレー制御
②LSI
2次電源部
手動スイッチ
による電源
ON OFF
リレーを利用
した2次電源
３V
ICによる電源
制御
負荷部
負荷
モーター
LED
他
5
回路図
Vcc
スイッチ
７４LS０
６
ダイオード
コンデンサー
５Vレギュ
レータ
負荷
リレー
スイッチ
９V
３V
GND
外部電源
外部電源
6
実験材料
•
•
•
•
•
ブレッドボード
配線（ジャンパー線、リード線）
電源（電池） ９V
スイッチ ２ヶ
３端子レギュレーター
（7805、＋５V電源用）
•
•
•
•
•
ダイオード
コンデンサー０．１μF
電解コンデンサー１０μF
電解コンデンサー１００μF
IC ７４LS０６
• 電源（電池） ３V
電池２本ケース
• リレー ９４１H－２C－５D
• ①モーター FA－１３０
DC１．５V
• モーター制御（参考応用）
• ②LED
• 抵抗 1kΩ ２kΩ
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全体回路図
入力1（VCC）-16（GND）
＋側
電
・モータ制御
・モータ
・LED
源
回
路
９
V
１ 4
か
ら
５
V
負荷部
16
8
入力4（VCC2）-8（GND2）
8
（１）電源路図
9
参考：レギュレーター回路（７８０５）
10
電源部
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素子の説明
炭素皮膜抵抗レジスタンス（Ω：オーム）
黒 ０ 茶１ 赤２ 橙３ 黄４ 緑５ 青６ 紫７ 灰８ 白９ （精度：金５％）
計算例 １KΩ＝茶（１）黒（０）赤(102） 金（精度5%) http://www.jarl.or.jp/Japanese/7_Technical/lib1/teikou.htm
電解容量コンデンサ（μF：マイクロファラット）
極性：ライン線が、短い足がマイナス側、長い足がプラス側
耐圧、容量は、本体に記しています。
ダイオード（フライホイールダイオード）
極性：P型半導体側をアノード（＋側：記号A）、N型半導体側をカソード（－側：記号K）と呼
びます。ダイオードは、電圧の印加の方向によって、順方向バイアス、逆方向バイアスの二
つの使い方があります。
昇圧・降圧・反転などスイッチング電源では、スイッチ素子による電流断
続によりインダクタで発生した起電力を一定の方向へ流す役割、モー
タやソレノイド（電磁弁）のインダクタンスで生ずる逆起電力により、電源
回路に加わって他の回路への影響やスイッチング素子が破損しないよ
うに保護する目的があります。 （PN接合に興味ある方は、自習して下さい）
LED（発光ダイオード）
極性：長い足（＋）は、アノード（A）、短い足は、カソード（C）
順方向に電圧を加えた際に発光する半導体素子のことである。
（資料情報は、ウィキペディアフリー百科事典参照 http://ja.wikipedia.org/）
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単位系
Ａ
μＦ
Ｂ（参考問題）
Ｃ
ｐＦ
F
フォラット
Ｄ
1
１
2
１ μｍ
ｍｍ
ｍ メートル
長さ
3
１
ＭΩ
ｋΩ
Ω オーム
抵抗
4
１
ｎｓ
μｓ
s
時間
5
１
ＧＨｚ
6
１
7
1
セカンド
静電容量
ＭＨｚ
Hz
ヘルッ
周波数
W
ｋＷ
W
ワット
電力
A
ｍＡ
A
アンペア
電流
参考
http://part.freelab.jp/s_calc.html
http://fnorio.com/0096Electromagnetic_unit_system1/Electromagnetic_unit_system1.html
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単位の大きさ
名称
記号
大きさ
名称
記号
大きさ
名称
単位
備考
Y
１０２４
デシ
ｄ
１０－１
１バイト
Ｂ
８ビット
ヨタ
Z
１０２１
センチ
ｃ
１０－２
１キロバイト
ｋＢ
１０２４Ｂ
ゼタ
E
ＭＢ
１２４ｋＢ
１０１８
ミリ
ｍ
１０－３
１メガバイト
エクサ
P
ＧＢ
１０２４ＭＢ
１０１５
マイクロ
μ
１０－６
１ギガバイト
ペタ
T
１テラバイト
ＴＢ
１０２４ＧＢ
テラ
１０１２
ナノ
ｎ
１０－９
ギガ
G
１０９
ピコ
ｐ
１０－１２
メガ
M
１０６
ファムト
ｆ
１０－１５
キロ
ｋ
１０３
アト
ａ
１０－１８
ヘクト
ｈ
１０２
セプト
ｚ
１０－２１
デカ
ｄａ
１０
ヨクト
ｙ
１０－２４
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抵抗・容量計算例
Ｒ1
Ｒ２
Ｒ３
S
L
V=IR
R=R1+Rx
1
R2＋R3
L
ρ
R＝ρ
S
抵抗：R、抵抗率：ρ、長さ：L、断面積：S
=
Rx
R2R3
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コンデンサー
Ｃ1
Ｃ３
+
Ｃ２
C=εε0S／d
Ｃ４
－
Cx= C1+C2
Cy= C3+C4
C：コンデンサー容量（F）
S：極板面積（m2）
CxCy
C＝
Cx＋Cy
d：極板間隔（m）
ε0：真空の誘電率 8.855×10-13（F/m）
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ダイオード
整流用ダイオード
PN接合
逆方向
P型
N型
順方向
カソード
アノード
順方向 三角形で進む
P型からN型
逆方向 板でせき止める N型からP型
参考 http://www.mech.tohoku-gakuin.ac.jp/rde/contents/course/mechatronics/diode_tr.html
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②IC HD７４LS０６
反転回路（（INVERTER：NOT回路）
ＩＮ
１A
ＯＵＴ
１Y
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②INVERTER回路図
ＶＣＣ
IN：１（VCC）
IN：０（GND）
出力（ＯＵＴ）：１Y
入力（ＩＮ）：１A
OUT：０
OUT：１
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ＧＮＤ
（３）リレー
入力1（VCC）-16（GND）
１
16
4
8
入力4（VCC2）-8（GND2）
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（２） ①スイッチ制御部
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負荷部
３V
+
-
GND
モーター制御部
OUT２
LED
モーター
OUT1
抵抗
５V：１
Vcc
４
リレー
８
ICの２番信号：１６
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（参考）モーター制御回路
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（４）負荷素子
モーター
発光ダイオード
参考 http://www.cityjp.com/javascript/etc/led_r.html
１KΩ、２KΩ
（１）抵抗を変えて、モータの回転速度の変化
（２）LEDの明るさ
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実験
ブレッドボードを使った回路製作
1次側電源９Vから５V（レギュレータICを利用）
１）ICによるデジタルスイッチ
反転（ONからOFF）している事を確認
２）リレーの動作：スイッチ（ONからOFF）の確認
2次側電源３Vを利用した負荷の動作
３）モーター、ＬＥＤの確認
：負荷（抵抗）を変更して、電流値の確認
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レポートの書き方
•
•
•
•
テーマ
実験目的
実験材料と使用機材
実験方法
１）ブレットボートを利用して、回路図を見て、回路を完成させる。
電源部・IC部・リレー部・負荷部を製作する。
２）1KΩの抵抗２つを直列や並列にしてLEDの明るさを観察する。
３）モーター制御のスイッチ、ボリュームを変化させ動作を確認
• 考察
電源部、負荷部の回路図を加え、回路図を完成させる。また、実験の目的から
IC、リレーを利用して何が確認されたか書く。
電圧３V、抵抗値１KΩ２ヶから抵抗を並列や直列にした電流計算をする。
• まとめ
実験方法を書く。
素子を理解するために単位計算、抵抗計算、容量計算の問題を解く。
• 感想
実験から得られたものつくりの感想、難易度、改善点を書いて下さい。
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