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http://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/MSP/MSP201601.htm

見本見本 PDF

Introduction データ収集・制御は学生マイコン Arduino でサクッと！

生物 / 化学系から機械 / 物理系まで！ 電子計測の応用分野は無限大
二上 貴夫
読者ターゲット● 医学 / 生命 / 材料 / 建築 / 造船 / 繊維 / 食品を含む理工系の人々へ
本書（トランジスタ技術 SPECIAL № 133）
では，医療，生命，材料，建築，造船，繊維，食品などの××工学と名が付く領域，あるいは農学，化学，薬学，医学，生物学など理工学にかかわる人たちが読者対象です．
業務，研究，学習，そして趣味のため日常的に電子技術を使うけれども，電子技術の専門家ではない人たち（ここでは理工系の人々と呼ぶ）が，電子回路を活用する方法を解説します．
● 電気回路の応用分野は無限に広がっている
新しいタイプの繊維素材ができあがったときには，その伸展性や保温性を調べます．東欧からの新種の発酵食品を日本で作る場合は，自社工場ではどれくらいの発酵速度になるのかを知りたいこともあるでしょう．
こうした場合は，弾性や温度差，酸性度，糖度などを科学的に数値化する必要があります．数値は電子技術を応用した計測装置で取得します．従来は人の官能的な判断に依存していた果物の熟成度や色度も，現在は電子装置が能率良く正確に判定しています．味覚についてもまたしかりです．

研究に必要な装置は自作できる時代へ● 昔は電子工学の専門家のみが電子回路を扱った
70 年ほど前に電子管を使ったコンピュータが生まれて以来，コンピュータや電子素子は進化を続けてきました．電子回路技術者が，研究や産業の要請を受けてさまざまな装置を開発しその成果を提供してきました．
例えば，試料に含まれる極めて微量な物質を特定するには，物質を成分ごとに分離する「クロマトグラフィ」という手法が昔から使われています．試料を溶解して長いろ紙に浸潤させ，反対側まで溶媒で吸引して物質固有の移動速度から分析をするものです．この方法は，今では試料を小さなカプセルに入れてボタンを押せば，後はすべて電子装置とコンピュータがやってくれて，結果はパソコンにグラフや表で示されます．

この液体のpHを測りたいのでも測定器が高くてネットワーク・アナライザ
電流センス機能付き電源メータ
ロジック・アナライザ…などまかせて…
それくらいなら作れるよ

pH測定
光スペクトル分析
16ビット分解能
センシング
白金温度
超カンタンUSBマイコン基板Arduino
センサ…など書き込み器不要
USBでパソコン直結

手作り計測回路にArduinoをプラス
パソコンでデータ収集・解析

拡張基板へ
図1

4

研究に必要なデータを高精度に効率良く取得する装置が自作できるようになった

No.133

見本 PDF
Appendix 1
イントロ

電子回路は分野の垣根を超える

本書で解説する実験・計測用アダプタの応用先
第 2 部で解説する実験・計測用アナログ回路の応用事例を紹介します．初めの二つの応用例は，私が実際に本書で紹介されている回路を使用して作成しようと考えているものです．そのほかの応用例は，各回路がこんな風に使えるだろうと考えたアイデアです．
自分が携わっている分野で応用できないかいろいろと考えてみてください．

1

きと空のときでは大きく異なります．この変化を日々計測することでガス・エコロジの基礎データになります．趣味の住宅工学であれば，計測値を台所の端末に表示しても面白いでしょう．
● LP ガスの消費量を計測する方法
ロードセル・タイプの重量物計測方式を考えます．
重量物を金属性の脚のある板で支えると，脚には重量に応じた金属ひずみが生じます．LP ガス・ボンベの荷重に対して金属脚の弾性が等しくなるところまで脚は縮みます（実際には見えない）．この縮みをストレイ
ン・ゲージという薄いフィルム状のセンサ 4 枚をブリッジ回路にして微小なひずみの変化を計測します．
ボンベは総重量が 60 kg くらい，ガス重量はその半分の 30 kg くらいです．1 日で 1 kg くらい使うのでだ
いたい 50 g くらいの重量計測分解能があれば実用レベルになります．つまり 1200 g（ ＝ 60000 g÷50 g）以上のディジタル分解能とそれに見合うアナログ・モジ
ュールがあればよいことになります．

分 野 ：住宅工学
応用内容：LP ガスの消費量を自動計測● LP ガスと日本の住宅事情
第 2 部の製作 1「分解能 15 ビットの計測用 A−D 変換アダプタ」は，住居問題の解決に使えます．オール電化の家も増えてきましたが，日本の多くの地域ではLP ガス（以前はプロパン・ガスと呼んでいた）が使われています．
家庭の消費者の立場で，毎日の暮らしの中でどれくらいの LP ガスを使用しているかを知るすべはありません．環境に優しく，住みやすい住宅建築を目指して住宅工学しようと思うと，こうした数値データは重要です．

● 実際の作り込み方
図1（a）のように LP ガス・ボンベの下に鉄板を 2 枚敷きます．2 枚の鉄板の四隅に少し高さのある金属ブロックを入れます．ブロックがボンベの荷重を受けて圧縮される方向の面にストレイン・ゲージ A を貼ります．また圧縮されないが温度が同じになるところにストレイン・ゲージ B 〜 D を 3 枚貼り，4 枚でブリッジ回路を作ります．
このブリッジを図 1（b）のように微小電圧計の入力● ガス消費量に悩むお父さんたち
私の見聞きするところ，給湯のシャワーを娘がたくさん使うのに文句も言えずストレスをためている大勢のお父さんがいます．父と娘の関係は微妙なので，直接対決は避けてデータに語ってもらうのがよいでしょう．
幸い，LP ガスのボンベの重さはガスが満タンのと

2
3製作
1製作
2製作
3製作
4製作
5製作
6製作
7製作
8製作
9製作
10製作
11製作
12＋V
LPガス・ボンベ
ボンベ重量20kgくらい
ガス重量30kgくらい

RA製作
14RB

ブロック

RD製作
13

ストレイン・ゲージA, B, C, Dでブリッジ回路を作る

RC製作
15

鉄板
計測用A-D変換アダプタ（製作1）
ここにトレイン・ゲージ
B, C, Dを貼る
ここにストレイン・ゲージAを貼る（a）LP ガス・ボンベの重さの変化を測るためストレイン・ゲージを貼る
図1Arduino

ZigBee
無線シールド（b）製作 1：計測用 A−D 変換アダプタを接続して値を取得する

応用例…LP ガスの消費量を測る

分野：住宅工学 応用内容：LP ガスの消費量を自動計測

7

見本 PDF

第1部 USBマイコン・ボードArduinoでデータ収集・制御
第1章

イントロ

パソコンへのデータ取り込みや制御も楽勝

1

誰でもマイコン・ボード
Arduino 入門

2
3

島田 義人 Yoshihito Shimada

製作
1製作
2製作
3製作
4製作
5製作
6

図1

Arduino を使って手っ取り早く My 実験室を作る

製作
7

高速で高性能な 32 ビット ARM マイコン・ボードが登場する中で，衰退するどころか逆に急速に普及して
い る マ イ コ ン・ ボ ー ド が あ り ま す． そ の 名 も「Arduino」です．スケッチと呼ばれる豊富なサンプ
ル・プログラムと，シールドと呼ばれるさまざまな拡張ボードを備え合わせ，マイコン独自の知識がなくても，短時間で動かせます（図 1）．

● イタリア生まれ
Arduino は，8 ビットまたは 32 ビットの AVR マイ

製作
8コン（Dialog Semiconductor，元 Atmel）を搭載したイタリア製のマイコン・ボードです（写真 1）．
2005 年暮れにイタリアの大学で，電気・電子の学生のために，イタリアの大学教授 Massimo Banzi（マッシモ・バンジ）氏らによって開発されたものでした

製作
9

動作確認用LED（L）

製作
13

電源確認用LED

USB
コネクタ

製作
14

シリアル送受信確認用
LED（Tx，Rx）

製作
15

8ビット・マイコン
ATmega328P（Dialog Semiconductor）

外部電源入力用
DCプラグ
写真 1

製作
11
製作
12

ディジタルI/O端子（0〜13の14ポート）〜記載の6本の端子はアナログ出力に割り当てできる

リセット・スイッチ製作
103.3V電源出力端子

5V電源出力端子

アナログ入力端子（A0〜A5の6ポート）Arduino の定番といえば「Arduino Uno」

Arduino はココがいい11見本 PDF

第2章

イントロ

サンプリング周波数や出力できる電流の上限を確認する

1

8ビットUSBマイコン
Arduino の実力チェック2
3

島田 義人 Yoshihito Shimada
Arduino 純正開発ツール Arduino IDE で記述するプ
ログラム「スケッチ」では，ユーザにとって簡単な表記で分かりやすい，Arduino 言語リファレンスと呼ばれる関数が使われています．この言語リファレンスはI/O（入出力）の設定やレジスタ制御といった面倒な処理を肩代わりしてくれるので，マイコンのしくみを意識せずとも簡単に動かせます．

Arduino Uno
ATmega
328P
マイコン
19ピン
PB5

オシロスコープ

ディジタル
13番ピン
U5B

製作
4

GND
1k

製作
5

動作確認用
LED（L）
図1

製作
6“H/L” の入出力にかかる時間を測るための接続数は 16 MHz です．

【実力チェック1】

出力信号の最小パルス幅● 実力“H/L” 出力にかかる時間の観測結果から，出力できる最小パルスは約 4 μs であることが分かりました．
出力パルスを周波数に換算すると約 125 kHz に相当します．
Arduino は高速なトリガ信号を要求する用途には不リスト 1
LED 点滅のテスト・プログラムを動かして I/O の応答速度をチェック
Arduino の 開 発 環 境
Arduino IDE に 用 意 さ向きですが，100 kHz 程度の簡易測定器のトリガ信号

製作
7製作
8であれば生成できることがわかります．

● 搭載 LED を点滅させる
製作
9
Arduino Uno には動作確認用の LED（L）が搭載されています．図 1 に示すように，この LED は電流増幅 製作用のバッファ（U5B）と電流制限用の 1 kΩ抵抗（RN 2A） 10を介してディジタル 13 番ピンに接続されています．
製作
11/*BlinkTurns on an LED on for one second, then off for one second, repeatedly.
This example code is in the public domain.
*/// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards.
// give it a name:int led = 13;

れている．これを書き換えて使った

製作
2
製作
3

バッファ RN 2A

反面，単純な I/O 制御でも内部処理に時間を要するデメリットがあります．
入出力の処理能力などを測定して，Arduino の実力を調べてみます．なお，Arduino Uno のクロック周波オシロスコープに接続

製作
1// the setup routine runs once when you press reset:
void setup() {// initialize the digital pin as an output.
pinMode(led, OUTPUT);
}

製作
12
製作
13

ディジタル 13 番ピンを定義する

製作
14

Arduino の初期設定

製作
15

ディジタル・ピンを出力に設定する// the loop routine runs over and over again forever:void loop() {digitalWrite(led, HIGH); // turn the LED on(HIGH is the voltage level)
delay(1000);// wait for a second
digitalWrite(led, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(1000);// wait for a second}

繰り返し実行する
出力を H に設定
（LED点灯）1000 ms（＝ 1 秒）待ち
出力を L に設定（LED 消灯）
1000 ms（＝ 1 秒）待ち

出力信号の最小パルス幅

19

見本 PDF

第3章イントロ

LED が 1 秒周期でチカチカしたらスタンバイ OK！

1

Arduino IDEのインストールからボードを動かすまで使用するプログラム
Arduino IDE

Arduino ボードを入手したら，スケッチ（プログラム）を作るための開発環境 Arduino IDE を準備します．
こ こ で は 統 合 開 発 環 境 を 略 し て IDE（IntegratedDevelopment Environment）と 呼 ん で い ま す．
Arduino IDE はパソコン上で動作するソフトウェアです． こ れ を 使 っ て Arduino の ス ケ ッ チ を 書 き，Arduino ボードに転送して動作させます．

統合開発環境Arduino IDE をインストール

2
3

島田 義人 Yoshihito Shimada

製作
1

ンロードが開始されます．Admin 権限を持たないユ製作ーザは，後者の方法でダウンロードしてください． 2
Windows 用のファイルは，「arduino−1.6.6−windows.
zip」という zip 形式の圧縮ファイルとなっています． 製作
3
製作● 手順 2…Arduino IDE のインストール
4
インストールは，ダウンロードした圧縮ファイル「arduino−1.6.6−windows.zip」（付属 CD−ROM に収録） 製作
5を展開し，好みのフォルダに配置するだけです．インの Arduino IDE をダウンロードできます．

ストーラは付いていないので，ダウンロードしたファ製作
イルを右クリックして「すべて展開」を選択します． 6
展開先に配置したい場所を指定し［展開］ボタンをク製作リックすると完了します．展開したフォルダ「arduino
7−1.6.6」の下に Arduino.exe というファイルがあるので，これのショートカットをデスクトップに作っておくと 製作
8
便利です．図 2 に示すように，OS ごとのインストー
ル手順はArduino公式サイト［Getting Started（http:// 製作9
arduino.cc/en/Guide/HomePage）］のページで説明されています．
製作2015 年 11 月現在の Aduino IDE のバージョンは，Arduino 1.6.6 です．
Windows については，「Installer」と「ZIP file fornon admin install」の二つのリンクがあります．前者をクリックした場合は，インストーラが直接起動します．後者をクリックした場合は，ZIP ファイルのダウ● 手順 3…Arduino を USB ケーブルでパソコンと接続
Arduino IDE をインストールしたら，マイコン・ボード Arduino を接続します．ここでは Arduino Unoを例に説明します（写真 1）．ケーブルをパソコンのUSB ポートに接続したらボードの「ON」という文字● 手順 1…Arduino 公式サイトからファイルを入手
Arduino の公式サイト（http://arduino.cc/）注 1 を開きます．図 1 の Arduino 公式サイトには最新の情報が用意されています．サイトのメニュー・バーにある［Download］をクリックすると，Arduino のソフトウ
ェアのウェブ・サイトが開きます．図 2 に示すように，Arduino IDE には，Windows，Mac OS X，Linux に対応するパッケージが用意されていて，ここから最新10の 横 の LED が 点 灯 し ま す．USB 対 応 の Arduino は
ここをクリックするとダウンロード用のペー
ジが開く

現在のバージョンがArduino
1.6.6であることを示す

Windows用のArduino IDE
インストーラを直接起動する

製作
11
製作
12
製作
13
製作
14
製作
15

ほかのOSにも対応
している
OSごとのインストール
手順は，ここを参照
図1

Arduino の公式ウェブ・サイトを開く

http://www.arduino.cc/

Windows用のArduino IDE
ファイルをダウンロード

図 2 Arduino の ソ フ ト ウ ェ ア の ウ ェ ブ・ サ イ ト か ら Arduino
IDE をダウンロードする注 1：Arduino IDE は，http://arduino.org からも入手できる．

統合開発環境 Arduino IDE をインストール

25

見本 PDF

第2部

実験・計測用アナログ回路集

製作

分解能 15 ビットの計測用 A−D 変換アダプタ

1使用するプログラム
Arduino Program01

脇澤 和夫

イントロ

1
2

白金測温抵抗体を接続すれば− 25 〜＋ 100 ± 0.001℃が測定できる

3
温度センサ基板．
熱収縮チューブ
で水が入らないようにする

シャーベット状の氷と水道水

製作
1
製作
2

保温用シートを巻いた
ステンレス・カップ

製作
3製作
4

AD7705（DIP）
温度センサ
基板へ

製作
5
基準電圧源
LM385Z2.5

計測用15ビットA-D変換アダプタ

製作
6

液晶モジュールに温度表示

製作
7
基準電圧は裏面
USBでパソコンへもデータ転送

Arduino Uno（a） 全体
写真 1

白金測温抵
抗体Pt1000
2個をブリッジ接続

製作
9（b） センサ部

Arduino で製作したアナログ・センサ計測アダプタを使用して温度を測る

製作
10

氷を使って校正しているようす．水と氷が触れているところがほぼ 0℃．100℃の校正には熱湯を使う

Arduino に実装されている A−D コンバータは，分解能 10 ビットの逐次比較型です（約 5 mV 分解能）
．より高分解能で計測したいときは，パソコンなどから発生するノイズが気になるので，外付けの A−D 変換器が欲しくなります．とはいえ，12 ビットを越えたあたりからノイズ対策は大変になります．例えば電源電圧 5 V でノイズが12 ビットであれば，約 1.2 mV（＝ 5 ÷ 4096）の精度が要求されますが，パソコンが出すノイズはそれを越えてしまい，信号がノイズに埋もれて測定できません．
そこでノイズの影響を受けにくく，使いやすい A−
D 変換シールドを製作することにしました．
有 効 分 解 能 は 15 ビ ッ ト（ サ ン プ リ ン グ・ レ ー ト
30 Hz 時）です．ここまで分解能が高ければ，水をかき混ぜたときの温度変化や，海の深さに対する温度差，人が部屋に入ってきたときの温度変化まで測れます．

製作
11

本計測アダプタを使用した温度計の仕様●

測定温度範囲：−25 〜＋ 100℃程度
ただし，LM385Z の使用温度範囲（保証値）は 0 〜70℃●

測定分解能：0.001℃注 1●

精度：校正による●

製作費：5,000 〜 5,500 円

製作
8製作
12製作
13製作
14

応用例
ブリッジ回路（ロードセル，ひずみゲージ，圧力センサ）による，重さやひずみの計測● ノイズが大きい環境で配線を引き回す用途（4 〜 20 mA など）●

熱電対など出力が DC のセンサ
（温度，湿度，重さ）●

注 1：白金測温抵抗体の抵抗変化と AD7705 のプログラマブル・ゲイン・アンプのゲイン，コンバータの分解能から計算した値．
ハードウェア29製作
15見本 PDF

充電時間カウント方式でμAオーダを測る微小電流メータ

製作

2

使用するプログラム
Arduino Program02

脇澤 和夫

イントロ

1
2

低消費電力マイコンの待機時消費電流も丸見え

3被測定回路へ

積分型電流-電圧変換回路

製作
1

製作1の計測用A-D変換アダプタ

製作
2
製作
3
USB

液晶モジュール

製作
4
製作
5

パソコンへ
計測用A-D変換アダプタへ
写真 1

Arduino で製作した微小電流メータ

製作
7
データホールドした値（電圧）

消費電流をコンデンサにためて積分する

積分型
電流-電圧変換回路

16ビット
A-D変換基板

Arduino Uno
積分するタイミングを決める．
電圧を読み取って電流に換算して表示する

タイミング
制御

3.3V，5mAまで
被測定回路
低消費電力
マイコンなど図1

製作
6

Arduino Uno

電圧を供給
電流を積分
アナログ・スイッチ切り替え（積分タイミング）

設定
スイッチ制御液晶モジュール

製作
9
製作10

計算・表示
測定データ

通信

製作
11

Arduino で製作した微小電流メータのブロック図

製作
12製作
13

写真 1 に示すのは，Arduino で製作した微小電流メータです．製作 1 の計測用 A−D 変換アダプタと組み仕様●合わせて使います．最近のワンチップ・マイコンの低消費電力モードなど，電源電流変動の大きいデバイス

負荷印加電圧：3.3 V●

積分時間：1 s●

電流分解能：約 125 μA●

入力電流範囲：10 μ〜 1 nA 程度
積分時間：10 m 〜 1000 msの消費電流を積分しながら測定します．
図 1 に，微小電流メータのブロック図を，図 2 に回路を示します．
計測できるのは直流だけで，交流成分や変動などは測れません．高抵抗や特殊な OP アンプを使う高ゲイン電流アンプを作る必要がなく，比較的簡単に微小電流を計測できます．時間軸で平均化できるのでノイズをキャンセルでき，発振の心配も少ないです．

製作
8

●

製作
14
製作
15

ノイズ・レベル：1 nA 程度（ユニバーサル基板使用時）●●

制作費：8,500 〜 9,000 円

応用例●

低消費電力マイコンの微小電流の平均値を測る

ハードウェア37

見本 PDF

製作

3

フルスケール 1 nA，分解能
1 pAの微小電流測定アダプタ

使用するプログラム
Arduino Program03

藤崎 朝也

1
2

100 GΩの高抵抗もバッチリ！ ケーブルのわずかな振動も捉える

自作のアンプ回路基板（アナログ・フロントエンド・シールド）

イン
トロ

3
同軸コネクタ

製作
1製作
2製作
3

USB

製作
4製作
5
製作
6

電源回路
パソコンへ
写真 1
Arduino で製作したフルス
ケ ー ル 1 nA， 分 解 能 1 pAの微小電流アダプタ

回路に電気が流れる際に発生するノイズは，電子機器の高精度化の妨げになります．
例えば，機器をつなぐケーブルが振動するだけでもごく微小の電流ノイズが発生します．電流ノイズの状態を知るには測定器が必要ですが，市販品は高価です．
そこで，市販の測定器のように多機能で測定値が保証されていないものの，1 pA 分解能を持ち 1 nA までの直流電流を検出できる写真 1 の測定器を製作しました．
基板に実装した同軸コネクタで対象物からの漏れ電流を直接検出します．
自作のアンプ回路基板と市販の Arduino Uno マイコン基板を組み合わせてデータを取り込み，パソコンで表示させます．アンプ回路基板は，秋葉原のパーツ・ショップやインターネット上から購入できる部品だけで構成しました．
〈編集部〉
仕様
▶外部仕様
●

表示分解能は 1 pA 程度

測定値のフルスケールは± 1 nA 程度（正負両極性の電流に対応）

●

製作
7

Arduino Uno
マイコン基板

製作
8
▶内部仕様
●

A − D コ ン バ ー タ（10 ビ ッ ト ）の 入 力 は Arduino
Uno マイコン基板のアナログ入力ピンを使用

OP アンプの正電源は Arduino Uno マイコン基板から供給される＋ 5 V を使用● OP アンプの負電源は＋ 5 V から反転コンバータ（チャージ・ポンプ式）で生成●アナログ・フロントエンド

製作
9製作
10製作
11製作
12製作
13

● 電流測定の二つの方式▶シャント方式は大電流向き

製作
14

一つ目は図 1（a）に示すシャント方式と呼ばれるも製作のです．あらかじめ抵抗値が分かっている抵抗を用意15して，これに電流を流し，抵抗の両端に生じる電圧値を測定します．測定された電圧値を抵抗値で割り算すれば電流値が求まります．抵抗を使って電流を電圧に変換するという簡便な方式ですが，ある欠点があります．
理想の電流計は内部抵抗値がゼロ（Column1 参照）ですが，図 1（a）では抵抗が入ってしまっています．
10 A くらいの比較的大きな電流を測定するのであれ

アナログ・フロントエンド

41

見本 PDF

製作

4

イントロ

pHが測れる！ 1 GΩ高入力
インピーダンス・プリアンプ

脇澤 和夫

1
2

液に浸した電極 2 枚間の抵抗値測定に成功

3

めっきなし銅電線を差し替えて計測

製作
1インピーダンスの高い同軸ケーブル．
シールドがGNDに接続されている

製作
2

手作り電極

製作
3

比較電極へ

製作
4BNC（テフロン絶縁）

製作
5

プラス入力ピンを浮かせて空中配線

製作
6

入力インピーダンスの高いプリアンプ

製作
7

ル

液晶モジュー
Arduino製作
8
製作
9

電極内には飽和食塩水，ビーカ内は被測定液製作
10電源（5V）

製作
11

15ビット計測用A-D変換基板（製作1参照）
写真 1

製作
12

pH などを測定しているようす

pH 測定用の 2 枚の電極間のインピーダンスは 100 MΩ 以上と高い．高入力インピーダンスのプリアンプを使えば測れるpH を測定できる高入力インピーダンス・プリアンプを作りました．製作 1 の計測用 A−D 変換アダプタを使います．外観を写真 1 に，全体の構成を図 1 に示します．
仕様●

最大入力電圧範囲：0 〜 5 V（対グラウンド）●

測定可能範囲：− 1.25 〜＋ 1.25 V（マイナス入力基準，プラス入力の電圧範囲）●

入力インピーダンス：1 GΩ以上（対グラウンド）●

製作費：7,000 〜 7,500 円

製作
13
応用例
●

製作
14

電圧計…被測定対象に影響を与えない（半導体テスタなど）

高圧プローブ…分圧値の抵抗値を GΩのオーダまで上げられる（半導体の漏れ電流など）● 微小電流の計測…100 MΩをシャント抵抗にできるので nA オーダまで測れる（半導体の漏れ電流，X 線の検出など）●● センサ電極間の抵抗は 100 MΩ以上測定に使った電極のガラス膜は，非常に高い内部抵

pH が測れる！ 1 GΩ高入力インピーダンス・プリアンプ

59

製作
15

見本 PDF

使用するプログラム
Arduino Program05

100 〜 300℃で設定できる
自動温度調節器

製作

5

丸山 裕

設定値に達したら AC100 V を自動で ON/OFF！ 切り忘れブザー付き

AC-DC電源イントロ

1
2
3

SSR

製作
1

Arduino Uno

製作
2製作3温度センサ・モジュール
（熱電対）

製作
4UI（User Interface）シールド（a）電源コントロール・ユニット
写真 1

製作
5（b）UIシールドと温度センサ・モジュール

Arduino で製作したはんだごて自動温度調節器

製作
6

電源コントロール・ユニット，UI シールド，温度センサ・モジュールで構成している

はんだごてを安全に扱うための，切り忘れタイマ付
き自動温度調節器を製作します（写真 1）．
ON/OFF ボタンは，操作状態を分かりやすくするため，別々に実装します．
タイマで一定時間たったら AC ケーブルを切断する機能と，設定した上下限の温度に達したら AC 電源を切断 / 復帰させる機能を搭載しています．タイマは1 時間に設定しました．時間延長もできます．
仕様●

切り忘れタイマ＆ブザー●

こて先の過熱保護（劣化予防）●

製作費：約 7,000 円

こて先を適温に保つと長もちする
図 1 に全体のブロック図を示します．
はんだごての温度が上がるとフラックスが蒸発し，はんだが酸化してこて先が劣化するので，はんだごての温度は必要最小限に保つ必要があります．フラック
スの沸点は 350℃付近です．350℃を超えないようにします．
はんだ付けをする際，こての温度ははんだの融点＋ 100℃程度が良いとされています．フラックスが耐えられる温度ぎりぎりになるので，気温の影響などを考えると温度を自動的に調整できると便利です．
ストップ

SSRで切断/復帰

4AC100V

スタート

5V供給

はんだごての電源ON/OFF

ON/OFF信号

UI シールド（スイッチ , LED,ブザー）
Arduino

温度センサ・モジュール

温度情報（a）全体の接続
図1

6

動作LED

タイマ

温度VCC
GND
SLAVE
NC
STO
SCK

8ブザー

3

12

温度制御

製作
9製作
10製作
11製作
12製作
13

SSR
コント
ロール

7製作
15

910
11製作
8製作
14

5
温度センサ・モジュール

電源コントロール・ユニット

製作
7

SSRへ

13
Arduino（b）Arduinoの処理

はんだごて自動温度調節器のブロック図

こて先を適温に保つと長もちする

61