注目キーワード

第9回 電子部品の準備 -HAKO-

ミニケース「KARAKURI -HAKO-」で使用する回路基板の回路図を前回作りました。

回路図ができたことで回路に使用する電子部品を決めることができます。 
今回は、情報が盛りだくさんのため記事が長くなっています。
時間がない方は「1.回路図のおさらい」と「2.準備品リスト(まとめ)」を確認ください。

1.回路図のおさらい

前回作成した回路図をおさらいします。

 

回路図は以下のように4つの部分に分けて考えます。

1.電源
構成
DCジャックを基板に実装する際に
 上:Vin(+)を4ピン
 下:GND(ー)を4ピン
を用意するようにします。
(配線の自由度を増やすため)
2.変圧回路
構成
12Vから5Vを取り出す回路です。
三端子レギュレータ、積層コンデンサ、電解コンデンサ、スイッチングダイオードで構成します。
3.120mmファン接続
構成
120㎜ファンの2つのケーブルを接続するためのピンヘッダを回路基板に取り付けます。
LED用(ARGB-CONECTOR)
FAN用(FAN-CONECTOR)の2つです。
4.M5StickC接続
構成
コンピュータ(M5StickC)を接続するコネクタを2ピン×2セット取り付けます。
電力系(Power)
信号系(PWM/LED)に分けます。
 

以降では、各章で部品、部材についてご紹介しています。

  • 「2.回路基板で使用する電子部品」 
    →基板に実装する電子部品を4つの部分に分けてご紹介します。
  • 「3.回路基板」          
    →基板と配線部材についてご紹介します。
  • 「4.回路基板以外に準備するもの」 
    →120㎜ファンや電源アダプタなどをご紹介します。
  • 「5.準備品リスト」        
    →ご紹介した内容をお買い物リスト化しています。


また、回路基板やケーブルを作るための道具は以下の記事で紹介しています。

関連記事

電子工作という言葉を聞くとまず思い浮かぶのは、中学校の技術家庭の授業でやったはんだ付け。 最近の学校は実習とかやっているのかなとふと思います。 子供の頃は何となく作業していたので、今思うと「よく部品壊さなかったな・・・」と思います。[…]

 

2.回路基板で使用する電子部品

電源

電源アダプタとDCジャックの部分で使用する部品です。

 

ブレッドボード用DCジャックDIP化キット

回路基板の電子部品
入手元:秋月電子
型番:AE-DC-POWER-JACK-DIP

評価: 3.0
価格: 3.0
げんろく
げんろく
 
DCジャックをユニバーサル基板や、ブレッドボードにつけられるようにするキットです。
小さな基板にDCジャックとピンをはんだ付けします。はんだ付けが面倒であれば完成品も販売されています。
  • この商品はセンタープラスのDCジャックです。
  • はんだ付けする際にはDCジャックを基板に指して端子を折り曲げてはんだ付けします。ペンチなどで基板面を傷つけないように端子を曲げるのが若干難しいです。

秋月電子さんの通販サイトURLはこちらです。

 

変圧回路

変圧回路で使用する電子部品です。

汎用小信号高速スイッチング・ダイオード

回路基板の電子部品
入手元:秋月電子
型番:1SS270A-E
秋月電子さんのスイッチングダイオード1SS270A-E

評価: 3.0
価格: 3.0
げんろく
げんろく
 
変圧回路で使用する三端子レギュレータの保護回路として使用するスイッチングダイオードです。

・種類:高速度スイッチング用
・回路数:1
・逆電圧:60V
・平均順電流:150mA
・ピーク順電流:450mA
・順電圧:0.8V
・逆回復時間:3.5ns
・端子間容量:3.0pF
・許容損失:250mW

秋月電子さんの通販サイトURLはこちらです。

 

低損失三端子レギュレーター 5V1A TA4805S

回路基板の電子部品
入手元:秋月電子
型番:TA4805S(Q)

評価: 3.0
価格: 3.0
げんろく
げんろく
 
変圧回路で三端子レギュレータとコンデンサがセットになったキットです。※現在は生産終了品のため在庫のみになっているようです。
<セット内容>
・TA4805S
・電解コンデンサ(33μF~100μF)
・積層セラミックコンデンサ(0.1μF)
・固定用3mmプラネジ・ナット

<三端子レギュレータの仕様>
・出力方式:シリーズ
・出力正負:正電源
・入力電圧:~16V
・出力電圧:5.0V
・最大出力電流:1A
・ドロップアウト電圧:0.3V
・許容損失:20W
・リップル除去比(PSRR):64dB
・パッケージ:TO-220

秋月電子さんの通販サイトURLはこちらです。

 

ヒートシンクと放熱シート(シリコンラバーシート) TO-220用

回路基板の電子部品
入手元:秋月電子
型番:ヒートシンク(17PB046-01025)
   放熱シート (TO-220H)

秋月電子さんのヒートシンク17PB046
秋月電子さんのヒートシンク17PB046

 

秋月電子さんの放熱シート
秋月電子さんの放熱シート
評価: 3.0
価格: 3.0
げんろく
げんろく
 
前回の電圧検討の際に三端子レギュレータの発熱問題に触れました。その際に選定したヒートシンクおよび、三端子レギュレータとヒートシンクの間に挟む放熱シートになります。
今回使う三端子レギュレータはTO-220というパッケージになるため、対応する放熱シートを使っています。

<ヒートシンク仕様>
・幅46x高さ25x奥行17mm
・固定用穴:M3(3㎜)
・熱抵抗:11.9℃/W

<放熱シート仕様>
・使用温度範囲:-40℃~200℃
・熱伝導率:1.1W/mK
・絶縁破壊電圧:4kV
・厚み:0.3mm±0.05mm
・寸法:13.2mm×19mm

秋月電子さんの通販サイトURLはこちらです。

 

FAN用コネクタ・LED用コネクタ

120㎜ファンのFAN用コネクタとLED用コネクタを回路基板とつなぐために回路基板側にピンソケットをつけます。

ピンヘッダ 1×40

回路基板の電子部品
入手元:秋月電子
型番:PH-1x40S

秋月電子さんの1×40ピンヘッダ
秋月電子さんの1×40ピンヘッダ
評価: 3.0
価格: 3.0
げんろく
げんろく
 
FAN用コネクタとLED用コネクタを回路基板に接続するためのピンヘッダです。一つで40ピンありますので4ピン分で切って2つ作ります。
LED用コネクタは4ピン中1ピンは使わないため、ペンチなどで抜いておきます。

秋月電子さんの通販サイトURLはこちらです。

 

M5StickC接続用

M5StickCと回路基板を接続するために回路基板側にコネクタを設け、M5StickCとの接続用ケーブルを自作します。

 

両端ロングピンヘッダ 1×40 (40P 6.1)

回路基板の電子部品
入手元:秋月電子
型番:PH-1x40SG(6.1/6.1)

秋月電子さんのロングピンヘッダ1×40
秋月電子さんのロングピンヘッダ1×40
評価: 3.0
価格: 3.0
げんろく
げんろく
 
両端のピンが長いものになります。M5StickCと接続する側のピンとして使います。40ピンありますので、8ピン分を切って使います。片側には回路基板からのケーブルをはんだ付けします。

秋月電子さんの通販サイトURLはこちらです。

 

XHコネクタ ベース付ポスト/ハウジング

回路基板の電子部品
入手元:秋月電子
型番:ベース付きポスト S2B-XH-A(LF)(SN)
   ハウジング    XHP-2

秋月電子さんのベース付きポスト S2B-XH-A(LF)(SN)
秋月電子さんのベース付きポスト S2B-XH-A(LF)(SN)
秋月電子さんのXHハウジング XHP-2
秋月電子さんのXHハウジング XHP-2
評価: 3.0
価格: 3.0
げんろく
げんろく
 
回路基板側に取り付けるM5StickC接続用のコネクタ(ベース付きポスト)とケーブルの先につけるハウジングになります。今回はXHコネクタという規格を使います。
ベース付きポストは2ピンのものを2つ使って4ピン分準備します。ポストの種類は回路基板のサイドに向かってコネクタを出す形のものを使用します。

秋月電子さんの通販サイトURLはこちらです。

 

耐熱電子ワイヤー 赤色 20m 導体外径0.75mm

回路基板の電子部品
入手元:秋月電子
型番:0.3sq (12/0.18) AWG22-R

評価: 3.0
価格: 3.0
げんろく
げんろく
 
M5StickCと回路基板をつなぐケーブルを作るために使う線です。
AWG22という太さのものになります。

秋月電子さんの通販サイトURLはこちらです。

 

温湿度センサー

温湿度センサー(DHT11)

回路基板の電子部品
入手元:秋月電子
型番:DFR0067

ケーブル(イコン側)↓

ケーブル(センサー側)↓


評価: 3.0
価格: 3.0
げんろく
げんろく
 
温湿度センサーです。センサーが基板実装され、ケーブルもついています。 センサー単体よりも使い勝手は良いです。
ケーブルはセンサー側がPHコネクタ形状になっていて、マイコンなどからの接続部分はQIコネクタになっています。 ・電源電圧:3.3~5.5V ・消費電流:0.3mA(測定時) 60μA (スタンバイ時) ・サンプリング間隔:2秒以上 ・応答時間:6秒以内(湿度) 10秒以内 (温度) ・コネクタ:JST PH 3ピン

温湿度センサー接続用

Grove互換コネクタ HY2.0mm ハウジング・コンタクトピンセット

回路基板の電子部品
入手元:共立エレショップ
型番:CON302-HY2-4P-5

評価: 3.0
価格: 3.0
げんろく
げんろく
 
M5StickCのGrove端子に接続できる互換ハウジングとコンタクトのセットです。
これを使って温湿度センサーのケーブル(M5StickC接続側)をQIコネクタからGrove互換コネクタに変更します。

共立エレショップさんの通販サイトURLはこちらです。

 

 

3.ユニバーサル基板と配線材

電子部品を実装する基板と配線部材をご紹介します。

回路基板は、電子部品の間をつなぐ線(配線)を板状のものの上に作り、電子部品を取り付けるための穴をあけたものをいいます。おもに以下の3つの方法で作成できます。

  1. 専用ソフトで回路図と実装図を作成して業者に依頼する
  2. 専用ソフトで回路図と実装図を作成して、自分で基板を印刷し、穴をあける
  3. ユニバーサル基板と配線材を使って回路を作る

①と②は、同じ回路基板を数枚~数十枚作りたい場合や、複雑で配線が難しい場合にメリットがある方法です。今回は回路も複雑でなく、小さな回路を1つだけ作りたいので③の方法を使います。

ではユニバーサル基板というのはどういったものなのでしょうか。
  • 電子部品を実装するための穴が2.54㎜間隔で並んでいる板です。実験、試作、および電子工作での配線、組立に使います。
    まず写真を見てください。

    このように穴(穴径1㎜)がいっぱい並んでいますよね。この穴は「ランド」といいます。

    電子部品は主に写真のように”足がある”ものと”足がない”ものがあります。
    足あり)ランド実装用 抵抗
    足あり)ランド実装用 抵抗
    足なし)表面実装用の抵抗

    ”足がない”ものは表面実装用のものになり、基板の表面に張り付けるようにはんだ付けします。よく見ると表面に平らな足がついていますよね。

    ユニバーサル基板は穴に電子部品の足を入れてはんだ付けするため、”足のある”ものを使うことが多いです。



    こんなイメージ。
    電子部品と電子部品の間は、鈴メッキ線などの配線材を使って電子部品の足をつなぐようにはんだ付けします。

    ユニバーサル基板は以下の条件を選んで最適なものを選択します。

    ランド間隔 一般的には「2.54mmピッチ」、「4mmピッチ」が多いですが、その他にも種類があります。
    基本的に「2.54mmピッチ」が良いと思います。
    ドットパターン 一部のランド間をつないでいるようなパターンもあれば、すべての穴が独立しているパターンもあり、多種多様です。
    ドットパターンがついていると配線が楽ですが、自由に配線したい場合や実装密度を高くしたい場合があるので、私はすべての穴が独立しているものを使うことが多いです。
    サイズ ユニバーサル基板のサイズです。電子部品や回路の状態から必要となる面積を持ったものを選びます。
    実装面 ユニバーサル基板のランドには、導電性のある金属がついていますが、これが両面実装か、片面実装かで商品が変わってきます。
    両面実装のほうがコストは高くなりますが使い勝手は良いです。

     

    いろいろ書きましたが、今回使うユニバーサル基板は以下のものにしました。

 

ユニバーサル基板

回路基板の電子部品
Quimat 35枚 ユニバーサル基板 両面 PCB回路基板 実験プレート DIY はんだ付け 電子工作 QY21



Amazonで確認

評価: 3.5
価格: 4.5
げんろく
げんろく
 

以下の5種類のサイズの両面実装基板がセットになった商品です。
一枚ずつ購入するよりもお得です。
パッケージ:
・10pcs 2x8cm
・10pcs 3x7cm
・6pcs 4x6cm
・7pcs 5x7cm
・2pcs 7x9cm

パッケージの中の以下の条件を満たすものを使います。
ランド間隔:2.54㎜
ドットパターン:ドット(全ランド独立)
サイズ:3×7㎝(実装ランド:10×23)
実装面:両面実装

 

スズメッキ線(0.6mm 10m)

回路基板の電子部品
協和ハーモネット すずめっき軟銅線 10m TCW 0.6mm 10m

Amazonで確認

評価: 3.0
価格: 3.0
げんろく
げんろく
 

ユニバーサル基板上に配線するための線材としてすずめっき線を使います。

はじめて買うのは10mくらいで良いです。

 

4.その他で準備するもの

 

電源アダプター

回路基板以外の購入品
SUCCUL ACアダプター 12V 1.5A 大手メーカーOEM社製品 センタープラス スイッチング式 最大出力18W 出力プラグ外径5.5mm(内径2.1mm)PSE取得品

Amazonで確認

評価: 3.0
価格: 3.0
げんろく
げんろく
 
12V1.5A出力の電源アダプターです。
PSEマーク認証がとられているものを選定しています。
この商品はセンタープラスの電源アダプタです。

 

Cooler Master MasterFan MF120 Halo

回路基板以外の購入品
Cooler Master MasterFan MF120 Halo PCケースファン RGB搭載 シングルファン デュアルループ MFL-B2DN-18NPA-R1 FN1367

Amazonで確認

評価: 5.0
価格: 4.0
げんろく
げんろく
 
パソコンの冷却用に市販されている120㎜のファンです。ブラックのボディに前と後ろの2ループのLEDループがありますので、光らせるとカッコいいです。
LEDはアドレサブルRGBに対応しているためLEDループについている一つLEDを個別に別の色で光らせることができます。今回はこの機能を使って、単色、グラデーション、アニメーションの3パターンで光らせることにしたいと思います。

<FAN仕様>
・ファン速度:650-1800 ±10% (RPM)
・寸法:120 x 120 x 25m
・ベアリング:ライフルベアリング
・ファン電源コネクタ:4-Pin PWM
・ファン定格電圧:12 VDC
・ファン定格電流:0.25A
<LED仕様>
・ファンLED:アドレサブルRGB
・RGBコネクタ:3-Pin
・RGB定格電圧:5 VDC
・RGB定格電流:0.55A

 

M5StickC

回路基板以外の購入品
M5StickC

Amazonで確認

評価: 5.0
価格: 4.5
げんろく
げんろく
 
ディスプレイ付きのマイコンです。非常に使い勝手がいいサイズと機能で以下のメリットがあります。
  • 基板むき出しでなくケースいり。
  • ディスプレイ搭載のため単体で使える。
    (80×160)
  • Arduinoでの開発も可能
    (開発例も多い)
  • WifiとBluetoothが標準搭載済み
  • 非常に小さい
    (48×25×14 mm)
  • 6軸センサーも搭載されている

パソコンとの接続も専用装置などが必要なくUSBーCケーブルで接続するだけでプログラミングが開始できるので、IoTや組み込みのプログラミング初級機として、おすすめです。

※私もこれでデビューしました。。

 

5.準備品リスト

今回ご紹介したものを最後にリストにまとめています。入手先も記載していますので参考まで。
物品が多く感じるかもしれませんが、一つ一つは高価なものではないため揃えやすいかなと思います。

回路基板で使用

今回使用した電子部品は秋月電子さんと共立エレショップさんで調達しました。

カテゴリ 商品名 数量 型番 入手先
電源 ブレッドボード用DCジャックDIP化キット または
ブレッドボード用DCジャックDIP化キット(完成品)
AE-DC-POWER-JACK-DIP 秋月電子
変圧回路

汎用小信号高速スイッチング・ダイオード

低損失三端子レギュレーター 5V1A TA4805S
 低損失三端子レギュレータ
 電解コンデンサ(47μF)
 積層コンデンサ(0.1μF)

ヒートシンク

放熱シート(シリコンラバーシート) TO-220用(10個入)

 



1SS270A-E

TA4805S(Q)




17PB046-01025

TO-220H

秋月電子
FAN用
コネクタ
LED用
コネクタ
ピンヘッダ 1×40
※このうち4ピンをFAN用、4ピンをLED用として使用)
PH-1x40SG 秋月電子
M5StickC
接続

両端ロングピンヘッダ 1×40 
(40P 6.1)

XHコネクタ ベース付ポスト 
サイド型 2P 

XHコネクタ ハウジング 2P XHP-2

耐熱電子ワイヤー 赤色 20m 導体外径0.75mm







PH-1x40SG(6.1/6.1)

S2B-XH-A(LF)(SN)

XHP-2

0.3sq (12/0.18) AWG22-R

秋月電子
温湿度
センサー

DHT11温湿度モジュール

DFR0067

秋月電子
温湿度
センサー
接続用
Grove互換コネクタ HY2.0mm
ハウジング・コンタクトピンセット
CON302-HY2-4P-5P

共立エレ

秋月電子さんの通販サイトURLはこちらです。

共立エレショップさんの通販サイトURLはこちらです。

 

ユニバーサル基板と配線材

カテゴリ 商品名 数量 型番 入手先
ユニバーサル基板 Quimat 35枚 ユニバーサル基板
両面 PCB回路基板 実験プレート 
QY21 Amazonで確認
配線材 協和ハーモネット
すずめっき軟銅線 10m
1 TCW 0.6mm 10m
Amazonで確認

 

回路基板以外

カテゴリ 商品名 数量 型番 入手先
電源 電源アダプター Amazonで確認
120㎜FAN Cooler Master MasterFan MF120 Halo MFL-B2DN-18NPA-R1 Amazonで確認
コンピュータ

M5StickC

M5StickC Amazonで確認

 

製作に使用した工具・消耗品など

 

 はんだ付けを行うための工具や部材などは以下の記事で紹介しています。

関連記事

電子工作という言葉を聞くとまず思い浮かぶのは、中学校の技術家庭の授業でやったはんだ付け。 最近の学校は実習とかやっているのかなとふと思います。 子供の頃は何となく作業していたので、今思うと「よく部品壊さなかったな・・・」と思います。[…]

 

 ケーブルづくりに必要な工具や部材は以下の記事で紹介しています。