電子部品の基本的な扱い方

Table of Contents

この記事で学習できること

電子工作では、手順通りに進めればプログラムはある程度動いてしまいますが、ハードウェアはそうはいきません。LED の極性を間違えるだけで部品が壊れるように、基礎知識の不足はすぐにトラブルにつながります。
本記事では、Arduino に限らず電子工作全般に共通する「ハードウェアの基礎を理解することの大切さ」を短く、わかりやすく伝えることを目的としています。

部品の極性ってなに?

部品によっては電圧を加えるときに、片方の端子は+(プラス)、片方の端子は-(マイナス)と決まっている部品があります。このような部品は「極性がある」と言います。

LED(発光ダイオード)は「極性のある」部品です。
LEDを発光させるには、アノードを+(プラス)にカソードは-(マイナス)に接続します。
LEDで電圧が下がります。赤色LEDで1.7~2.0V程度、青色LEDでは3.0V~3.3V程度です。

コンデンサは「極性のない」部品と「極性がある」部品があります。

電解コンデンサは極性のある部品です。

セラミックコンデンサは極性の無い部品です

抵抗は「極性のない」部品です。

絶対最大定格ってなに

ある部品にいくらでも電圧を加えて良いか? いくらでも電流を流していいのか?と聞かれると、答えは「いいえ」です。例えば小さな抵抗に、大きなDC電圧を加えると壊れそうですよね? 部品によっては正常動作できる最大の電圧、電流、電力などが決まっていて、これを絶対最大定格と言います。この絶対最大定格を超えないように抵抗、コンデンサ、電源電圧などを選ばなければいけません。

AL電解コンデンサに、「25V 100uF」と印字されていれば、このコンデンサに加えて良い最大の電圧は25Vです。

抵抗は加えることのできる最大の電圧と電流をW(ワット)で決めています。W(ワット)とは電流と電圧の積です。抵抗は1/8(0.125)W、1/4(0.25)W、1/2(0.5)W…等、W数を変えて製品化されています。
例えば1/8(0.125)Wの100オームの抵抗の両端に5Vの電圧を加えて5mAの電流を流した場合ワット数は、5V ｘ 0.005A = 0.025Wですから、問題なく使えます。
例えば10オームの抵抗をの両端に5Vの電圧を加えて50mAの電流を流した場合ワット数は、5V ｘ 0.05A = 0.25Wですから、1/8(0.125)Wの抵抗は使えません。1/4(0.25)Wでも限度なので、1/2(0.5)W必要かなと考えます。

ソース電流、シンク電流ってなに

ICの端子に直接LEDを付けて光らせる場合、ICの端子からどの程度の電流が出せる(ソース電流)のか、またはどの程度の電流が吸い込める(シンク電流)のか解ってないと電流値が決められないですよね? ICであれば、ICのデータシートのソース電流、シンク電流の最大値(最大定格)を調べて、電流を最大定格内に制限する抵抗を選びます。あまりに電流を制限するとLEDが暗くなるので、そこは消費電流と明るさのバランスになります。
ICの端子からLEDを発光させる回路は、LEDにICから電流を流す(ソース電流)回路と、LEDへ流れる電流をICが受ける(シンク電流)回路があります。

消費電流・消費電流はどう計算するの?

電源電圧が5Vの場合、赤色LEDをソース電流で発光させて、電流制限抵抗に220Ωを使った場合の消費電流は13.6mAです。
抵抗の消費電力は、0.041Wなので1/8Wの抵抗でも十分です。

Arduinoの端子のソース電流・シンク電流の最大値をArduinoのホームページから調べます。UNO R3 | Arduino Documentation に掲示されていました。[Tech Specs]の中に記載があります。端子当たり20mAです。
220Ωの制限抵抗の場合、流れる電流は13.6mAなので問題ないことが解ります。

部品の購入先

Arduinoの電子工作をはじめようと思ったらスターターキットを購入するのが便利です。Arduinoを含めて色々な部品が付属しています。それに含まれていない場合は部品をWebで検索すると多くの販売会会社が見つかります。

(広告) Arduino スターターキットと電子部品の購入先

購入先	製品	備考
Amazon	Arduino用のUNO R3 最終版スタータキット	Arduino UNO R3を含み、ブレッドボード、IC、センサなどが含まれています
秋月電子通商	各種電子部品	各種電子部品を少量から注文できます