LEDを点灯する電子回路の作成
Raspberry PiでGPIOを使った、LEDを点灯するための電子回路を作成します。
パーツの準備
Raspberry PiでLEDを制御する回路を作っていきます。まずは、必要になるパーツを説明します。
ブレッドボード
ブレッドボードは、電子部品を差し込むだけで電子回路をつくることができる基盤です。秋葉原の秋月電子通商など電子パーツを扱うショップで購入できます。価格は約200円～500円程度です。
サイズはさまざまなものがあります。大きなもののほうが作業はしやすいですが、場所をとりますので作りたい回路に合わせて選ぶと良いでしょう。なお、筆者は、次のカラフルなブレッドボードを利用しています。
ジャンパコード
Raspberry PiのGPIOピンとブレッドボードを接続するためのコードです。形状によって先端がピンになっている［オス］と、先端がソケットになっている［メス］があります。Raspberry PiのGPIOとブレッドボードをつなげるケーブルは、［オス］－［メス］のコードで、ブレッドボード内で配線するときは［オス］－［オス］のコードが必要になります。長さや色はさまざまですので、好きな色や長さのものを選んでください。
LED
LEDは通電すると光る半導体の素子です。LEDにはプラスとマイナスの電極があります。端子の長いほうがプラス、端子の短いほうがマイナスです。プラスのことを「アノード」、マイナスのことを「カソード」と呼びます。
抵抗
抵抗とは、電気を流れにくくする電子部品です。決められた以上の電流が流れると電子部品は故障します。そのため、回路に抵抗をいれることで、電気の流れすぎを防ぎます。市販の抵抗は、カーボン皮膜抵抗器や金属皮膜抵抗などがあります。抵抗には、JIS規格で定められた色がついています。この色は抵抗値を表すもので、抵抗値許容差5％の場合は4本、抵抗値許容差1％の場合は5本あります。
5色の場合、抵抗の色はそれぞれ次の数字を表します。
| 数字 | 意味 |
|---|---|
| 第1数字～第3数字 | 抵抗値（3桁） |
| 第4数字 | 10の乗数 |
| 第5数字 | 抵抗値の許容差 |
これにあてはめて、先ほどの抵抗の値を色から計算すると「1.3kΩの抵抗値で誤差が±1％」ということがわかります。
なお、以下のサイトは抵抗の色から抵抗値を確認できます。
今回は、1.3kΩの抵抗値を持つ金属皮膜抵抗を使います。
電子回路の組み立て
必要なパーツが用意出来たら、次は電子回路の組み立てを行います。配線は次の図のように行います。
ここでは、回路図の詳細については説明しませんが、一般的な電子回路図は上下で電圧の高低、左右で入出力を表します。回路図を読むときのおおよその目安にしてください。
この回路をブレッドボードに作成します。ブレッドボードは内部で次のように配線されています。左右のプラスマイナスは縦方向につながっており、電源線として利用します。中央の穴は横方向につながっており、ここに電子部品を配置していきます。
このブレッドボード上に、LEDと抵抗を次の図のように配線します。
まず、ピン番号1の3.3Vの端子にジャンパケーブルのメス、ジャンパケーブルのオスをブレッドボードの［a1］に繋ぎます。次に、LEDのアノード（プラス）を［e1］、カソード（マイナス）を［e2］に挿します。ブレッドボードは行方向に繋がっていますので、LEDは［d1］－［d2］に挿しても同じ動作をします。
次に、LEDのカソード側と抵抗をつなぐため、抵抗を［C2］－［C6］に挿します。抵抗は電極の向きがありませんので、どちらに繋いでも構いません。また、抵抗が長すぎる場合は、ニッパーなどを使って短く切ると配線しやすくなります。
最後に、信号をRaspberry Piとやりとりするため、ピン番号40のGPIO21端子にジャンパケーブルのメス、ジャンパケーブルのオスをブレッドボードの［a6］に繋ぎます。
これで回路は完成です。念のため、配線に間違いがないかを確認してください。
