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マイコンを使わない電子工作

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マイコンを使わない電子工作って？

マイコンを使わない電子工作

マイコンを使わない電子工作

2020/07/19

　マイクロコントローラーであるArduinoやマイクロコンピュータであるRaspberry Piから電子工作に馴染んでまだ間もない場合、これらマイコンを使うこと前提で回路を組んでいることでしょう。

　かく言う自身もそうでした。

　理数系は苦手も、だからと言って文系が得意というわけでもない中、強いて言えば文系人な自身は、PCに興味があった一方で電気、電子について学生時代にも興味が湧くことがあるはずもなく。

　ただ、社会人になりたての頃から、電気がわかったら、いろんなことできるんだろうなという憧れに似たものは常にありました。

　だから、2005年に登場したとされるArduinoを知った時の衝撃は計り知れないものがありました...が、自身が先に知ったのは、Raspberry Piでした。

　アンテナ感度が悪く2016年時点で最初のリリースが2012年とされるRaspberry Piの存在を知り、こんなに安価にコンピュータが手に入るんだという驚き、すぐに買ってサーバにするほど気に入り、サブマシンにしたり、スマートスピーカーを作ったり重宝しています。

　ラズパイサーバを運用して1年程度経った頃、Arduinoを知るに至りました。

　ラズパイは、小さいとはいえコンピュータなわけで電気というか、今にして思えば、電子工作に憧れていた自身にとってArduinoを知った時の衝撃は、その比ではありませんでした。

　これまたアンテナがそっぽ向いていたのか、感度が悪すぎて12年間もその存在を知らなかったわけですが...。

　それだけに頭の中は常にArduinoありき、行きあたりばったりでマイコンを使わない電子工作もしてきましたが、その時点では、Arduinoを使わないのが邪道だと思えてしまう始末で、イマイチ、ピンと来なかったのです。

　IoTという言葉が踊るようになってネットワークを、特に無線操作を考えると圧倒的にコスパが高くArduino以上に衝撃を受けたESP8266/ESP32も使うようになってみると尚更。

　でも、あれこれ作ってみても尚、何か実用的で作ることができるものないかな...と探す内、我ながら逆行している感満載ですが、ネットワークレスのArduinoガジェットも結構、使いどころあるか、それならArduinoを使うまでもなくAVR(ATmega系)ICでも...、なんなら、より小さなATtinyでも、むしろ、マイコンを使わないのもアリかと思えるようになってきました。

　ただ、そうなるとネットワークにつなげないのでIoTではありませんが。

マイコンなしでもできる電子工作

　簡単なところでは、乾電池の電極につなぐかつながないかで豆電球や抵抗と併せてLEDを点灯・消灯させるのもそうですよね。

　では、入力電圧12Vで単色のLEDテープライトはどうでしょう？

　これも出力電圧1.5Vの乾電池x8本(＋電池ケース)=12Vから電源をとれば、それより少ない電池でも昇圧モジュール(昇圧DC-DCコンバータ)を使えば、やはり、マイコンがなくても点灯・消灯させるだけならできます。

　ダイソーやセリア、キャンドゥなど100円ショップに売っているちょっとした電子機器も売価からしてコストをかけらないこともあり、マイコンを使ったものはないでしょうが、使えるものは結構ありますよね。

　130型/140型/280型のモーターは、単3電池1本から3本程度でも、006P/9V電池を使えば、入力電圧が9V未満のモーターも、電池をもっと多く使えば、または、相応のACアダプタを使えば、それ以上でも動かすことはできます。

　この時、電池ならスイッチ付き電池ケースを使うか、電池ケースからのプラス、マイナスの何れかの線にロッカスイッチやトグルスイッチ、スライドスイッチなど物理的なスイッチを入れれば、ACアダプタならスイッチ付きコンセントに挿しておけば、要不要に応じてON/OFFで点灯/消灯を切り替えられるので実用的ですよね。

　また、必要性はともかく、方向転換が必要なく、猪突猛進タイプなら、ちょっとした車やロボットなどギヤモータを使ったものも作ることができます。

　ON-OFF-ONのトグルスイッチなどを使えば、ウインチも作ることだってできます。

　モータとON-OFF-ONのトグルスイッチと言えば、デスク上の省スペース化にちょっとした昇降機があると使うときだけ下ろして...とか。

　ただ、電子機器においては、ボタンやスナップ、スライドバーなど手や場合によっては足で切り替えるものに限らず、あらゆる科学的現象を使ったセンサーモジュールをスイッチとして使うことができますよね？

　よく考えてみると単にオンオフするだけならそれらのスイッチの多くは、マイコンがなくても実装できてしまうのです。

　つまり、マイコンを使う必要があるのは、より複雑な処理をしたい場合なわけです。

　単にオンオフ(のスイッチ・切り替え)するだけなら、コンパクトながらコンピュータであるRaspberry Piやマイクロコントローラーであり、Wi-Fi搭載のESP8266、Wi-FiやBluetooth搭載のESP32はもちろんのこと、ArduinoやATtinyすら要らず、コストを抑えるこもできるということです。

　例えば、電源モジュールや関数信号発生機モジュールなどのキットの組み立ても立派な電子工作でしょう。

2023/02/26追記

　これはArduino/ESP32/Raspberry Piなどのマイコンはつかっておらず、USB加湿器モジュールと超音波噴霧器、そして100円ショップのボトルを使ったもの。

以下2023/04/11〜随時追記

　オートディスペンサーの1〜3号機は、主にMOSFET、抵抗、ダイオード、蠕動式チューブポンプと100均のボトルなどを使ったもの。

科学的なスイッチ

　話を簡単にするために科学的スイッチのON/OFFでLEDを点灯・消灯させる例を考えてみましょう。

　これらセンサをモジュール化したものであれば、VCC/GND(電源/アース・接地)や検知時に出力を得られるピンホールやピンが用意されているはずで出力がデジタル値(HIGH/LOW,0V/5V...etc)であれば、その信号をスイッチに使えるわけです。

　これらと併せ少量の電流を(しきい値以上)流すか流さないかで多くの電流を流すか流さないかが決まるトランジスタ(1つのトランジスタの出力をもう1つのトランジスタの入力として更に多くの電流を...(ダーリントン接続))や一定の電圧をかけると抵抗値が変化、その(しきい値の)電圧をかけるかかけないかで電流を流すか流さないかが決まるMOSFETを使うと(マイコンの出力も同様ですが、)乾電池だけではON/OFFできないものもON/OFFできたりします。

　少ない電流でオンオフを切り替えられるものなら、これらセンサの出力をそのまま利用、または、トランジスタやMOSFETを併用すれば、これらのスイッチを契機にモーターを動かしたり、リレーを使えば、あらゆる100V家電をON/OFFさせることもできます。

　ということは、マイコンを使っているならUSB-ACアダプタを介して、12V仕様のLEDテープライトなどマイコンは使っていないが、DCジャックから電源をとってACアダプタを電源としている自分で作ったガジェットなどもON/OFFできますね。

　例えば、下記リンク先では、Arduinoを使っていますが、リードスイッチモジュールには、デジタル出力ピンがあるのでマイコンを使わなくても磁石が近づいた時や離れた時にLEDを点灯させたり、消灯させたりすることができます。

　フォトレジスタやフォトトランジスタのモジュールも同様です。

　スイッチ付きコンセントに接続するACアダプタやUSB充電器＋USBケーブルから電源をとるとか、ロッカスイッチなどの物理スイッチを使えば、5Vでも12VでもLEDテープライトを使った各種照明も作れたりしますよね。

　また、同様に下記リンク先でもArduinoを使ってしまっていますが、PIRセンサーHC-SR501は、ポテンショメータ(半固定抵抗)で感度や距離を、ジャンパピンの差し替えで検知中の再検知の有効/無効を設定できるのでその範囲であれば、ArduinoがなくてもLEDテープライトのオンオフはできるわけです。

　このようにマイコンを使わなくても、かなりのことができます。

　Arduinoやラズパイが登場する以前から、また、順序立てて電子工作に取り組みはじめた人にとっては、ごくごく当たり前のど真ん中な話なんですけど、これらの存在を知ったことによって電子工作の世界に飛び込んだ自身のような人にとっては灯台下暗しかなと今更ながらに書いてみました。

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