白色LEDサークルキット

さすがにLED1個だと光量が足りないので、がっつりライトとして使えそうなキットを使って光量を確保できるようにしたい。

キットを作成する

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-08887/

これね。

これを

こう。はんだ付け中学の技術の授業以来だな。中央の赤色LEDをはんだ付けする時、ショートさせるのを忘れてしまい、足を無理やり曲げたらアノード側のプリントがメキッていって少々剥がれた。電源は電池ボックスのリードを付けるよう指定されてたけど、それをオス-オスのジャンパに変えてる。電池ボックスの方もリードにニッパで切ったLEDの足をはんだ付けして、絶縁テープで巻いてブレッドボードに刺せるようにした。

ぴっかー。めっちゃ明るくてちゃんと撮れないので変な感じに加工してる。光の直進性が強くて目が死ぬな。拡散カバー買ってこよっかな。電池ボックスにスイッチついてなくて、誤ってショートさせちゃったらパチパチいってて怖かった。4.5V・100mAぐらいみたいで、外部電源使うの初めてだし、扱うのちょっと怖い。電気を扱うのって怖い、もし知識不足で知らんうちに変な回路組んでたら、爆発しちゃったり火事になったりしそうだなって思う。ちゃんとやりたいけど、ちゃんとっていうのがなんなのか分かってない感じかな。おそらく異変に気づけないよなぁ、防火敷物とか用意しようかな。

トランジスタをスイッチとして使う

この前は増幅回路として使ったけど、スイッチにも使えるみたいなので、その機能を利用してみたい。ベースに電気流しゃコレクタ-エミッタに電気流れんだから楽勝だーなどと高を括りつつ

こんな回路を作った。3.3VはGPIOから、4.5Vは単三電池3本で、元からキットに抵抗入ってるしそっちには抵抗入れてない。Lチカの時に使ったプログラムを流用してみたら、点きませんでした。うん。点きませんでした。なんでだろ…

回路を設計する

これはアカンということで、もっとちゃんとやってみようと、こちらの”スイッチング回路を設計する”の通りにやってみる。

まずこんな感じで繋げばいいみたい。今のところ分ってるのがGPIOの3.3Vと単三乾電池3本の4.5V、LEDサークルライトの100mA(テスタで測った)。そしたらトランジスタのhFEも調べる。

トランジスタがオンになったらコレクタ-エミッタ間に100mA流れてほしい。この時ベースに流れてほしい電流を求める式が(Ic / hFE) * 3とのことで、0.1 / 295 * 3 = 約1mAになる。

グラウンド描くの忘れてたから描いた。で、トランジスタがオンになる電圧が0.7V、R2は真似して1kΩにしてみた。

そしたらR2には0.7Vで1kΩなので0.7mA流れる。したら、R1には、ベース電流の1mAと0.7mAが流れるので1.7mAの電流が流れる。電圧は、GPIOの3.3V – ベースにかかる0.7Vで2.6Vになる。

R1の抵抗は2.6V / 0.0017A = 1529ぐらいってことになる。

できたから、ブレッドボードに配線してみたら…点かない。なーんーでー。ちょこっと調べてみると2SC1815トランジスタは100mAぐらい流れるとhFEが急激に低下するみたい(データシートのhFE-Icを見るらしい)。

いろんなトランジスタを試す

じゃあトランジスタが悪いのかと思って、買ってきたのがですね、2SC2120、2SC2383、2SK4017、2N7000の4種類。ここらへんから適当になってきて点けばいーしどれか当たんだろぐらいの気持ちで買ってきた。

2SC2120、2SC2383はあかんかった。で、MOS FETっていうのを使ってみた。抵抗どう繋げりゃ分かんないので上図みたいな回路にした。でも点かない…。LEDの場所が悪いのかと

こっちにしてみたけど点かない。で、あーあ、またか…。と変えようとしたら、MOS FETの金属板に触るとLEDがつくことを発見した。もしかしてブレッドボードの配線が間違ってるのか?と一辺全部引っこ抜いて繋ぎ直してみると

つ、点いた…。2SC1815に替えてみても点いた。今まで云々してたのはなんだったんだ。Lチカのプログラム流用してみても

点いた。がっくし。じゃないや、まぁいいや。繋ぎ替える前の写真撮っておいて、なにが違ってたか確認したかったな。これで光量も確保できたことだし、まとめていこう。

参考

http://www.op316.com/tubes/tips/image/2sc1815.pdf

https://www.hakodate-ct.ac.jp/~moriya/class/2Ssensing/text/006_01transistor.pdf

https://sagara-works.jp/research-and-development/electronics/transistor-basic/transistor-switch/

http://doku.bimyo.jp/bipoler/

https://vintagechips.wordpress.com/2013/09/28/1345/

http://www.feijoa.jp/laboratory/raspberrypi/transistor/

http://www.op316.com/tubes/tips/semicon08.htm

http://www.homu.net/raspberry-pi%E3%81%A7iot%E3%81%AA%E3%82%B7%E3%82%B9%E3%83%86%E3%83%A0%E9%96%8B%E7%99%BA%EF%BC%9A3-3v%E3%83%9E%E3%82%A4%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%81%A7%E7%9B%B4%E6%8E%A5%E9%A7%86%E5%8B%95%E3%81%A7%E3%81%8D/

https://www.marutsu.co.jp/pc/static/large_order/fet_3

http://uchan.hateblo.jp/entry/2016/12/04/135941

光センサー

光センサースイッチキットを買ったはいいものの、説明書見ても使い方がぜんぜんわからない。なので諦めて一から方法を検討してみる。どんな方法があるのかなーと調べてみたところ

• フォトレジスタを使う
• フォトトランジスタを使う
• ↑+ADコンバータ使う
• 照度センサ使う

みたいな方法があるそうで、光センサースイッチキットで使われてた、フォトレジスタを使う方法でいってみたい。

フォトレジスタ、CdSセルを使ってみる

つーことでGL5528を買ってきた。テスターで抵抗値を測ってみると、日中の室内で4kΩ、手をかざすと15kΩ、指で隠すと100kΩぐらいだった。ちなみに光センサースイッチキットに入ってるCdSセル(多分これ)を同じように測ってみると、日中の室内で20kΩ、手をかざすと50kΩ、指で隠すと160kΩぐらいだった。えらいばらつきあんな…。

で、このままLチカした時の回路の抵抗の代わりにフォトレジスタ使ったとしても、暗い時に暗くなって、明るい時に明るくなるだけで。じゃあどうするかというと、分圧回路というのにするみたい。

Wikipediaより

こんな。で、R2の方にフォトレジスタを付けてあげればいいみたい。えっと、Vinは3.3V、R2は明るい時4kΩ、暗い時100kΩで、Voutは明るい時はLED点かないぐらいの電圧、暗い時は点くぐらいの電圧になってほしい。点くぐらいの電圧っていうのはつまり順方向電圧なので、Lピカした時の2.6Vになってくれればいいかな。ほいでR1の抵抗値を求める。

Vout = R2 / (R1 + R2) * Vin

なので、2.6 = (100000 / (x + 100000)) * 3.3を解く。Wolframalphaさんに頼むとR1≒27kΩとなった。ほんとかしら、参考サイトだと数kΩだったぞ。ついでにR1に27kΩ使った時、明るい時のVoutはどんななんだろと思いx = ( 4000 / (27000 + 4000)) * 3.3を計算してもらうと約0.43Vなので点かなそう、計算上はいい感じです。実際やってみてどうなるだろうか。

都合よく27kΩの抵抗があったので、それを挿して回路図通りになるようにし、フォトレジスタを指で隠してみると…、点かない。うーん。フォトレジスタの抵抗値が安定してないような感じ。最初測った時は100kΩだったけど、今測ると80kとかになる。うーん。とりあえず暗い時を80kとして計算し直すとR1は約22kΩなのでこれまた都合良くあった抵抗を挿し替えると

点いた!この時の電圧をテスターで測ってみると、LEDが2.39V、R1(22kΩ)が0.885V、R2(フォトレジスタ)が2.4Vだった。LEDとR2は並列なので電圧は一緒のはず、R1は電源電圧 – LED&R2の電圧のはずなので、大体合ってる。ここから、R1に流れる電流を求めると、0.885 / 22k = 約0.04mAの電流が流れてる。んで…あれ?LEDとR2のそれぞれに流れてる電流ってどうやって求めんの?えーと、フォトレジスタの抵抗値を80kΩと仮定してあげると、2.4 / 80k =  0.03mAでキルヒホッフの法則から0.04 – 0.03 = 0.01mAがLEDに流れてる…の?そんなんありえるんだろうか。計算間違ってないかな。うーん、まぁ点いちゃってるんだからしょうがないよな。

フォトレジスタ+トランジスタで明るくする

LEDを明るくするには、流れ込む電流を多くしなくちゃいけないわけで、そういう時に使うのがトランジスタということみたい。ということで2SC1815買ってきた、20個もいんないんだけどな。トランジスタは3本足で、コレクタ・エミッタ・ベースと分かれてる。通常、コレクタ-エミッタ間は電気が流れてなくて、ベースに電気を流すと増幅された電気がコレクタ-エミッタ間に流れるみたい、買ったやつはNPN型だから。そん時に流れる電流の値がどんくらいになるかっていうのをhFE(直流電流増幅率)で表すそうな。hFE = Ic / Ibね、エミッタ接地の場合。買ったやつをテスタで測ってみたらhFE=284だった。ものすごい単純に考えたら0.04mA * 284 = 11.36mAになるってこと?こえーな、大丈夫かな。とりあえず、あまり考えず抵抗とか変えずに参考サイトの回路図の通りに繋いでみると

点くは点くんだけど、スマホのLEDライトが当たってるぐらいじゃないと明るいと判定されない。室内灯の明るさの元では暗いと判定されて光ってしまう。なんでだろ。今繋いだ回路図が

こんな。うーん、室内灯下でフォトレジスタの抵抗を測ってみたら10kΩほどだった。この時Voutはいくらか計算すると1.03V。あ、なるほど、トランジスタがONになっちゃってるんだ。トランジスタがONになるベース-エミッタ間の電圧は約0.7Vらしい、根拠解説してるとこ見つかんなかった。嘘です、あったけどよく分かんなかった(1, 2, 3)。なので、明るい時にVoutが0.7より小さくならないと駄目ってことみたい。とりあえず0.6を狙って計算してみるとR1が45kΩと出た。持ってる内で45kになる組み合わせないかなーと探すと18kΩと27kΩを直列にすれば良さげ。と思ってやってみたところ、

惜しい!光は弱まったけど、光っちゃった。ていうか0.6Vとかじゃなくてもっとガッツリ減らしたほうがいいみたい。なので0.3V狙いで計算すると100kΩとな。100kΩならあるぞ、やってみよう。

で、できたー。室内灯下でもLEDは点かず、カバーを被せて暗くしたら点くようになった。あとはこれをGPIOに繋げば、カメラで撮影する時にHIGHにするだけで、回路上で明るさを判定して暗い時はLEDを点けてくれるはず。

ADコンバータを使ってみる

これまでの回路だと、明暗の閾値が分からないよね。薄暗い時にぼんやりと光る、みたいなことになりそう。で、閾値をいい感じに指定したいって場合に便利なのがADコンバータみたい。フォトレジスタの抵抗値をデジタルに変換してくれるので、数値での指定が可能になるってことみたい。てことでADコンバータのMCP3208を買った。これを解説してるサイトとかデータシートとかを見たのだけど、分かってる人がちょっと分かってる人に言ってる感じで、全然分かってない人にはちんぷんかんぷんな感じ。つまり俺にはちんぷんかんぷんです、ゲロ吐いて鼻血が出そう。そもそも使われてる単語がわからん、なんで3,4文字の略称ばっかなんだ。

用語を調べる

分かってる風に書いてるけどほぼ分かってない。

MCP3208

データシートより

Rasberry Pi GPIO

SPIで利用できるピンは2セットあるようで、物理ピン19,21,23(BCM10,09,11)と35,38,40(BCM19,20,21)を使う。あと物理ピン24,26(BCM8,7)でどっち使うか決める。物理ピン11,12もSPIに使えるみたいだけどよく分かってない。通常は物理ピン19,21,23,24を使えば良さげ。

その他

配線

した。線がいっぱいで汚いなぁ。

SPI通信の手順

ラズパイ-ICはMaster-Slaveの関係にある、あ、SMだね。MasterのChipSelect(SlaveSelect)が複数あればICは複数繋げることができる。Masterが通信の制御を行う。

1. CSは待機状態の場合HIGHになってる。
2. 使用したいCSをLOWにすると通信が開始される。
3. SCLKのL・Hを切り替えるタイミングでデータが1bitずつやり取りされる。
4. Master→Slaveの場合MOSI、Slave→Masterの場合MISOが使われる。信号の順番は、例えば”10110010″ってデータの場合1→0→1→1→0→0→1→0の順でやり取りされる。
5. やり取りが終わるとCSをHIGHにして待機状態に戻して終わり。

めちゃめちゃざっくりこんな感じみたい。

MCP3208とのデータのやり取り

頭の中がこんがらがってる。えーと、上記3のタイミングに合わせつつ、

• Master→Slaveに開始ビット+制御ビットで計5bit送信する。開始ビットは1、制御ビットの構成は、シングルエンドor差動の選択で1bit、D2・D1・D0の3bitでCH0～CH7を選択する(下図)。
• D0が送信し終わると、1.5クロックのアナログ入力サンプル時間が入りそこは不定ビットになる、その次のクロックからSlave→Masterにデータが13bit送信される。最初にnullの1bit、その次から12bit分がアナログ/デジタル変換したデータ。

ここまでのイメージ

で、これを8ビットごとに区切らないとならないみたい。理由は知りません。今全部で19bitなので8の倍数で、16ビットだと溢れちゃうので24ビットにする。ケツ合わせにするようで、先頭を0フィルする。これも理由は知りません。扱いやすくなるからみたいな話らしい。すると

こうなる。xは0と1のどっちでもいい。?は不定。ほんとはクロックの下降部でデータを送るか上昇部でデータを送るかとか、クロックの基準はLowかHighかとか関係があるので、こういう表での書き方はあんまよくないみたい。まぁ、これを参考に、ラズパイのGPIOを操作するよう実装していく感じになる。俺にそこまでできるのだろうか。

データシートより

データシートより

データシートより

Rasberry Pi のSPIを有効化

$ sudo raspi-config

5 Interfacing Options→P4 SPI→Yes。

$ ls /dev/spi*

で、/dev/spidev0.0と/dev/spidev0.1が表示されればよい。

pigpioライブラリで実装

このライブラリ、web上の情報が他のライブラリに比べて少ない気がする…。見様見真似で書いてみる。できたpyファイルは$ sudo chmod で適切な権限付ける。

import pigpio
pi = pigpio.pi()
h = pi.spi_open(0, 50000, 0)

if not pi.connected:
   exit(0)

(count, rx_data) = pi.spi_xfer(h, [6, 0, 0])
print(count)
print(bin(rx_data[1]))
print(bin(rx_data[2]))

pi.spi_close(h)
pi.stop()

とりあえずこんな感じ。で実行。

3
0b0
0b0

0しか返ってこない…。なんでだー、見当がつかないな。エラーは起きてないのにな、チップがイカれてんのかな。なんだろうなんだろう、といろいろ試した結果

ICがブレッドボードにちゃんと刺さってませんでした。イカれてんのは俺のアタマでした。さぁ、ついでに

bi = rx_data[1] << 8 | rx_data[2]

print(bi)
print(bin(bi))

などと追記し、再度実行すると

3
0b1011
0b1001010
2890
0b101101001010

うひょーちゃんと出た!やったぜ!

4行目

spi_open(spi_channel, baud, spi_flags)でSPIの接続をする。

• spi_channnel
  • 配線したCExに合わせて指定。0-2。
• baud
  • 変換速度指定、単位bps。ここでは50kbps…なのかな。
• spi_flags

spi_flags consists of the least significant 22 bits.

21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10  9  8  7  6  5  4  3  2  1  0
b  b  b  b  b  b  R  T  n  n  n  n  W  A u2 u1 u0 p2 p1 p0  m  m

mm defines the SPI mode.

WARNING: modes 1 and 3 do not appear to work on the auxiliary SPI.

Mode POL PHA
0    0   0
1    0   1
2    1   0
3    1   1

px is 0 if CEx is active low (default) and 1 for active high.

ux is 0 if the CEx GPIO is reserved for SPI (default) and 1 otherwise.

A is 0 for the main SPI, 1 for the auxiliary SPI.

W is 0 if the device is not 3-wire, 1 if the device is 3-wire. Main SPI only.

nnnn defines the number of bytes (0-15) to write before switching the MOSI line to MISO to read data. This field is ignored if W is not set. Main SPI only.

T is 1 if the least significant bit is transmitted on MOSI first, the default (0) shifts the most significant bit out first. Auxiliary SPI only.

R is 1 if the least significant bit is received on MISO first, the default (0) receives the most significant bit first. Auxiliary SPI only.

bbbbbb defines the word size in bits (0-32). The default (0) sets 8 bits per word. Auxiliary SPI only.

The spi_read, spi_write, and spi_xfer functions transfer data packed into 1, 2, or 4 bytes according to the word size in bits.

For bits 1-8 there will be one byte per character. For bits 9-16 there will be two bytes per character. For bits 17-32 there will be four bytes per character.

Multi-byte transfers are made in least significant byte first order.

E.g. to transfer 32 11-bit words data should contain 64 bytes.

E.g. to transfer the 14 bit value 0x1ABC send the bytes 0xBC followed by 0x1A.

The other bits in flags should be set to zero.

Example

# open SPI device on channel 1 in mode 3 at 50000 bits per second

h = pi.spi_open(1, 50000, 3)

色々設定。22bitを10進数に変換して指定。

6-7行目

サンプルコードにあったので一応入れてる。コネクションが確立してなかったら処理を終える。

9行目

spi_xfer(handle, data)でデータを送信して戻り値を得る。

• handle
  • 4行目の戻り値。
• data
  • 送信データ。n進数での形式混在大丈夫みたい。[]のリスト使える。

countはrx_dataの要素数。で、この時点での、戻り値格納したrx_dataのイメージが

こんな感じ。

15行目

rx_data[0]はなんも入ってないので使わない。12bitの情報がrx_data[1]の下位4bit、rx_data[2]の8bitに分かれてるのでそれを結合する。

そうすっとbinに結合データが入ると。やっててよかった基本情報技術者試験。2進数から10進数に変換しないと駄目かなーって思ってたら、print()したらなんか変換された。ふーん。

あとは、明るさと数値のログ取って、コード上で閾値を設定してあげりゃいいんだな。とりあえずAD変換はここまでー。次はLEDサークルライトを使えるようにしたい。

そういえば抵抗セットを買った

eBayでresistorとかで検索すると金属皮膜抵抗でいろんな抵抗値のやつが買える。50values500pcsかつ1/2Wで900円ぐらいだった。海外からなのに送料無料だし、すげえな。ただ、ショップの説明するセット内訳が

だったんだけど、実際届いたのは

であり、一致率は、まさかの44%だった。なのでそういうのが気になる人は使わないほうがいいと思う。

参考

http://www.kotaden.com/stage3_4_index.html

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%88%86%E5%9C%A7%E5%9B%9E%E8%B7%AF

http://startelc.com/elc/Works/elc_W_CdsTr.html

https://iot.keicode.com/electronics/photocell-led-1.php

https://okwave.jp/qa/q7748734.html

https://eleking.net/study/s-dccircuit/sd-combined.html

https://www.renesas.com/jp/ja/support/technical-resources/engineer-school/electronic-circuits-02-diodes-transistors-fets.html

https://jp.rs-online.com/web/generalDisplay.html?id=ideas-and-advice/ic-package-guide

http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21298b.pdf

https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/spi/

https://www.cqpub.co.jp/dwm/contents/0053/dwm005300950.pdf

https://qiita.com/ozwk/items/a427ed858aa9afba9aca

https://synapse.kyoto/glossary/glossary.php?word=SPI

http://raspberrypi.sblo.jp/article/111197332.html

http://arakik10.hatenablog.com/entry/2018/10/27/152206

http://abyz.me.uk/rpi/pigpio/python.html#spi_xfer

https://decafish.blog.so-net.ne.jp/2016-12-11

https://www.denshi.club/pc/raspi/5raspberry-pi-zeroiot8a-d5mcp3208.html

https://decafish.blog.so-net.ne.jp/2016-12-16

https://www.denshi.club/pc/raspi/5-mcp3208.html

https://qiita.com/umeda_takumi/items/29cf4ecd7f9c33f79336

https://codeday.me/jp/qa/20181218/76730.html

https://qiita.com/7shi/items/41d262ca11ea16d85abc

Lチカ

Lピカがなんとなくできたので、次はLチカだ。

GPIOの制御ライブラリ

GPIOを制御するにも、色々あるらしい。ざっと探しただけでも

• echoで直接操作
• WiringPiライブラリ
• RPi.GPIOライブラリ
• pigpioライブラリ
• bcm2835ライブラリ

みたいな。違いは参考を見てもらうとして、今回は中でも評判の良さげだったpigpioを使ってこうと思う。

pigpioをインストール

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install pigpio python-pigpio python3-pigpio

ほいで

$ sudo systemctl enable pigpiod
$ sudo systemctl start pigpiod

で、サービスを有効化して起動しとくみたい。でも参考サイトみたいに

$ service --status-all

ってやっても、pigpioが表示されない…。まぁとりあえず書いてみっかー。

pigpioでLチカ

GPIOの3番ピンにジャンパを付けて同じ他はLピカの時と同じ回路にしてみたのだけど

なんか、LED、点くんですけど…。しかもなんかちょっと暗い感じで。なんなん、もう分かんないよ…。元から電気通ってるってことなんかなぁ。ちょっと調べてみると物理ピン3=GPIO2は、I2Cとかいうものに使われるピンだそうで、最初からプルアップ抵抗がついてるピンらしい。プルアップってなんだよ。他にもSPIやらPWMやらGPCLKやらUARTやらに使う用のピンがあって、そういうのはそれを使わなきゃいけない時以外は使わないほうがいいのかな!もういいよそれで!ということで、なんもついてなさげなピンを探すと、物理ピン11,13,15,16,18,22,36,37。なんですかね…。根拠レスすぎてヤバい。とりあえず、物理ピン11=GPIO17(この書き方も合ってるのかわからん、BCM17って書いたほうが通じるんかな)にジャンパ挿してみたら点かなかった。よっしゃ。じゃープログラム書こー。

lchika.py

import pigpio as pg
from time import sleep

pi = pg.pi()
pi.set_mode(17, pg.OUTPUT)

for i in range(5):
    pi.write(17, pg.HIGH)
    sleep(0.5)
    pi.write(17, pg.LOW)
    sleep(0.5)

pi.stop()

できた。わーい。

参考

https://www.fabshop.jp/%E3%80%90-%E7%AC%AC38%E5%9B%9E-%E3%80%91gpio%E5%88%B6%E5%BE%A1%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%96%E3%83%A9%E3%83%AA%E3%81%AE%E3%81%BE%E3%81%A8%E3%82%81/

https://karaage.hatenadiary.jp/entry/2017/02/10/073000

https://decafish.blog.so-net.ne.jp/2016-10-15

http://nw-electric.way-nifty.com/blog/2018/11/rpigpio-pigpio-.html

https://tomosoft.jp/design/?p=8768

https://qiita.com/rukihena/items/fb94a2cdcbb37ec8ced7

https://hnw.hatenablog.com/entry/20150607

https://s51517765.hatenadiary.jp/entry/2018/02/03/100530

http://abyz.me.uk/rpi/pigpio/python.html

https://qiita.com/Morio/items/e8aed85346c0055beea7

GPIOのピン配置

https://pinout.xyz/

このサイト便利。どのピンがなんのピンだっけ?って時に見る。

電子工作

定点カメラを作ったはいいけど、夜間だと全然写らないので、カメラ撮るときにだけ光るようなやつを作りたい。あわよくば照度によって光るか光らないかを判断したい。電子工作はマジで初めてで、右も左も分からないんだけど、簡単なやつならなんとかなんだろと思ったのでやってみる。

そういえばAndroidアプリもう完全に関係無いな…。

お買い物

電子工作の用具を全く持ってないので、お買い物に行くことに。秋月電子通商に初めて行ってきた。未開の地だ。そもそも用語が分からんのでお店に行っても何を見ればいいのかも分からんし、何を買えばいいのかも分からん。スマホ片手に何が必要なのか検索しながら買ってきた。買ったのがブレッドボード、ジャンパ線、半固定抵抗、LED、テスター。あとラズパイのヒートシンクとかも買ったな。

なんで半固定抵抗にしたのかというと、どの抵抗買っていいか分からんし、なんか抵抗はバラ売りしてなくて100本入りとかで、こんなにいらねぇ…ってなった折に半固定抵抗のことを知り、ええやんこれ、大は小を兼ねるや。とか思ったので。まぁこれが間違いだったわけで。半固定抵抗をグリグリやりながら光の強さ変わる～たのし～、とかやってたら2、3回で抵抗値が変化しなくなったり、ちっちゃくはなるけど大きくはならなかったり。簡単に壊れた。ということで再び行って固定抵抗を買ってきた。

あとキットも買った。目的で部品とか基盤がセットになってるやつ。

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-06623/

と

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-08887/

ね。この2つ繋げりゃいいんじゃねーのぐらいの気持ちで買った。実際繋げられるかも分かんないし、光センサーの方はどう使うものなのかもよく分かってないけど。

Lピカ

電子工作の基本はLEDを光らせるLピカらしいので、早速やってみる。

できた。これだけなのになんかすごい。DC3.3Vから電源とってるだけなので操作みたいなのはできない。

抵抗求める

えーと、電源の電圧と、LEDのスペックから抵抗の値が決まる。抵抗の値はオームの法則で求められる。V=Ω*Aね。電源は3.3V、LEDのスペックが

…なんだけど、用語がわからん。そも、LEDの抵抗の求め方がわからんので調べたら秋月電子のサイトにあった。求め方は

（電源電圧［Ｖ］－順方向電圧降下［Ｖ］）÷順方向電流［Ａ］＝抵抗値［Ω］

ですと。順方向電圧っていうのが

LEDが発光する正しい方向のことを「順方向」といいます。

LEDを発光させるために必要な電圧

とのこと。てことは順方向電流っていうのはLEDの極性に合った発光するために必要な電流みたいな感じか。で、データシート見てみるとVFが標準で3.1Vで、それはIFが20mAだよー、みたいな。20mAの時、明るさは6000mcdという値ですと。じゃあ式にあてはめてみよう。

(3.3 – 3.1) / 0.002 = 10

10Ωだ。…えっ、マジで?そんなもんでいいの?なんでだろ。他のサイトでよく見る330Ωだと電流どれくらい流れるんだろか。えっと、0.2V / 330Ωよね…、≒0.0006A=0.6mA。うっそーんと言いたくなるが計算してこうなんだもんな…。まぁ怖いから330Ω使ってみっか…半固定抵抗ぶっ壊れまくるしな。と思って買ってきて作ってみたのが上の写真なわけで。ちゃんと光ってる…。?????。やべぇわけわかんなくなってきた。LEDは電流あんま関係なくて、電圧が超えてりゃ光るってことなのかな。これ素人考えだから真に受けないでね。あと関係あるかわかんないけどGPIOは1本あたり16mAの制限があるけど、20mA流したら流れるらしい。うん、関係ないよな、いま0.6mAで光ってるんだし…。光ってるし、いっかな…。

テスター使って測ってみよう。抵抗の値を測ってみたら388Ωだった。±5%にしては、ずれてんな…。抵抗の電圧も測ってみたら0.711Vだった。あとLEDの電圧を測ってみたら2.57Vだった。で、抵抗とLEDの間にテスター入れて、電流測ってみたら1.83mAだった。0.711V + 2.57V = 3.28Vなのでだいたい電源の値と一緒。ここで測った値入れて計算してみると

おー、合ってるね。VFが思ったより低かったのと、電源もきっちり3.3Vで出てるわけじゃないからこうなるんだな。理論値だけじゃなくて、ちゃんと実測値見ないとだめだね。

そういえば、調べてて知ったんだけど、抵抗の置き場所ってLEDの前後どちらでもいいみたい。なんか水のイメージで解説してるとこが多かったから、LEDに入ってく水の量を調節するために抵抗を置いて水の流れを邪魔するみたいに思ってた。けど違うみたい。水で例えんのやめてほしいわ。

次はGPIOにつないでみよっと。

参考

https://tool-lab.com/make/raspberrypi-startup-20/

https://deviceplus.jp/hobby/raspberrypi_i01/

https://codezine.jp/article/detail/9128

http://www.my-craft.jp/html/aboutled/led_jyundenatsu.html

https://tool-lab.com/make/raspberrypi-startup-22/

https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1398756308