勉強会用

processingやopenframeworksで自分が作っていったものの過程など

勉強会_FET実習

FETでファンを動かしてみよう

やること

  1. FETを用いた回路図の説明
  2. 配置決定
  3. はんだ付けについて
  4. ファンを動かしてみる
  5. その他コツ

1. FETを用いた回路図 

FETとは

https://www.google.co.jp/webhp?sourceid=chrome-instant&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=FET%E3%81%A8%E3%81%AF


簡単にいうと大きな電流や電圧のものを
増幅やスイッチングしてくれるもの。

今回はArduino単体では動かせない
12Vだったり電流が20mAを超えるような
ファンを動かす実習。

電池Ver.
 

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DCジャックVer.
電池がDCジャックになっただけ。

f:id:yuitoshi:20170608001015p:plain

今回はこれをユニバーサル基板に実装していく。
回路のモータ部分に入れたい負荷を入れる。

 

■ 材料

 

では、簡単な説明...

○FETのゲート・ソース・ドレイン

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基本的にはゲートに電圧を与えるとドレインとソースがつながると思えばいい。

  • ゲートにarduinoからの信号でON/OFFの調整　(PWMなど)
  • ドレイン側に負荷のマイナス側
  • ソース側にGND

 

○FETのゲート部分

FETのゲートに対してスイッチングをする信号を与える。
そこにかませる抵抗は1kΩでもOK。
トランジスタとは違い、抵抗の細かい値はそこまで気にしないみたい。

信号は負荷の強さを変えることができるPWMを使う。
　(ArduinoのI/O pin の”~”マークがついてるピンがPWM)
このpinからFETのゲートに信号が入った時のみ、負荷に電流が流れる。

今回使うFETである2sk2232は応答性が悪いので、
しっかりとしたPWMをやりたい方は
FET IC?というものを使うといいらしい。

 

○ダイオードをかませる理由

上の回路を見ると、負荷に対して並列にダイオードを入れている。

理由としては
モータから発生する逆電流を防止するため。
電流が逆に流れた時、負荷には流れないように
ダイオードで道を作ってあげている。

逆電流が発生しないだろうと思われるものや、
また元々、逆電流防止のダイオードが
入っているファンなどでは必要はない。

 

○アダプター

負荷の電圧や電流が比較的高くArduino単体では動かせないものを想定している場合
電源は外部から供給する必要がある。
そういう時はアダプターを使う。

 

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AC/DCアダプターにもアンペア数の制限はある。

今回用いる負荷がどの程度のアンペア数に耐えるかを見てアダプターを選ぶ。
今回上にあげたファンは1Aが定格なので、1.5Aや2Aのアダプターを用いる。

 

また、今回用いるDCプラグですが、基本的には真ん中が ➕ ,外側が ➖ である。
しかし、面倒なことに ➕ と ➖ が逆の場合もある。
壊れる原因になるのでどちらが ➕ か判断をしてから使うのがよい。

 

http://akizukidenshi.com/download/img/dc-jack-polarity.png

 

○DIP化キット

アダプターを使いDCプラグから基板へと電源を受け渡すため、
DCジャック DIP化キットを用いる。

f:id:yuitoshi:20161221201511p:plain

これはブレッドボードにも挿せるのでジャックからの電源を
2.54mmピッチの回路に直したいときはこれを使うのがよい。

 

2. 配置決定 

先ほどの回路をユニバーサル基板に実装していく。

今回は下の基板を用いる。

片面ユニバーサル基板 Ｄタイプ（４７ｘ３６ｍｍ） ガラスコンポジット: パーツ一般 秋月電子通商 電子部品 ネット通販

こちらのデータシートにある基板の図を用いて
今から実装する回路がちゃんと入るのか、
どう配線するのか設計していく。

 

渡されたプリントに直接書いてみてください。

 

今後使うには、どこにヘッダを使えばいいかも含めて考えてみよう。
(基本的には壊れる可能性のあるものは、取り替え可能な設計にしておくのがベスト)
FETが壊れやすい場合はそれもソケットなどを用いておいて
取り替えられるような回路にしておく。
（ex 水やバブルがつきやすい回路とか...）

 

解答例として下の画像を参考に。自分なりに設計をしてみよう。

f:id:yuitoshi:20170608002644p:plain

 

3.はんだ付け

次の動画を見てはんだ付けを覚えよう。
細かいコツは実習を通して見ていく。
僕が見た中での良記事はこれ

sandersonia-elec.com

 

○他には下の2つの記事も参照に

ハンダ付けのコツ::まほろば

はんだづけの方法・コツ | 作り方をサポート！DIYレシピ DIY FACTORY オンラインショップ

 

○１点アース
GNDの半田付けはできる限り一点にまとめるとよい。
やらなくてもそんなに問題はないけども。

http://www.picfun.com/partgnd.html


今回, 人数が多くはんだごてが足りない(と思う)ので2班に分かれて作っていく。
はんだ実習ができない班はFritzingで回路を作る実習。

Fritzing Fritzing

 

4.動かそう

回路ができたらあとは自由に動かしてみる。
ArduinoのExampleのBasicにあるfadeを使ったり
余裕がある人はprocessingやらOFやらでスライダーでPWMを変えられるようにしてみよう。

 

5.その他コツ系Q&A

Q1. 引っ張るとよくケーブルが取れるけどどうすれば良い？
A. テンションがかからない工夫をする。
　グルーガンで止めておいたり、少しケーブルの途中で余裕を持たせ、s字で止めておく。
　またコネクタを使うと楽。僕はxhコネクタを使う。正直使いやすいコネクタならなんでもok.

Arduino工作の圧着コネクタ（QI）について


Q2. ケーブルがバラバラで邪魔なんだけど...
A. 結ぶ、リボンコードのようなものを使う,熱伸縮チューブでまとめる

 

Q3.はんだ付けしたくない。

　->圧着でコネクタとつなぐ方法
　->圧着+ネジで止める

はんだ付けしない電子工作教室 by てきーらサンドム

　->絶縁テープでとめるなど
現場に絶縁テープがあると何かと便利です。半田付けしなくて済むかも

「はんだ」を使わない電子工作 - 実践で習得！電子回路

 

Q4. Arduinoからジャンプワイヤー通して基板と対応付けるのが面倒or一体化させたい
->シールド基板 

Arduinoで自作シールドが便利で楽しい。 - のぼゆエンジニアリング

->もしくは基板にArduinoやマイコンをのせる
->ネジやスペーサでうまくArduinoと回路をつなぐ

Q5.モータードライバとか回路つくるのが結構めんどい
->実はすでに実装されてるシールド基板とかもあるので買っちゃうのもあり。

http://akizukidenshi.com/catalog/c/carduino2/

 

Q6.基板がショートしない工夫は？
->グルーガンで止める
->エナメル線を使う
->絶縁テープを使う
->ちゃんと動線をくるくる巻く
->熱伸縮チューブ
->うまく回路の設計をして、距離を最小限にとどめる


Q7.小さくまとめたい
->表面実装の基板にチャレンジ
->発注してみるとか

コネクタ使ったり、RCAとかDCプラグとか使うと取り外しが楽になっていいよ。