中高生・学部低回生向け実験
by 立命館大学理工学部電子情報工学科いずみ研

音と波と電子回路

～非安定マルチバイブレータ～

準備

以下を予習しておくこと。

単位の接頭辞(k, M, G, T, m, μ, n, p, f, 等)を調べよ。
電気回路、電圧、電流、抵抗、オームの法則について復習せよ。
電気関連の物理量と単位(V, A, W, Ω, F, H, Hz, 等)について調べよ。
抵抗器のカラーコードの読み方を調べよ。
コンデンサ（キャパシタ）のコードの読み方を調べよ。
トランジスタの端子の種類と足の配置を調べよ。
可変抵抗（ポテンショメータ、ロータリーエンコーダ）について調べよ。
圧電ブザーについて調べよ。
CdSセルについて調べよ。
ブレッドボードの使い方を調べよ。

課題

以下では、抵抗(Resistor) R1とR4を100Ω(色コード茶黒茶または茶黒黒黒) の固定抵抗、コンデンサ(キャパシタ, Capacitor) C1とC2を0.1μF(数字コード 104) の積層セラミックコンデンサとする。トランジスタ (Transistor) Tr1とTr2には2SC1815互換品を、ブザー (Buzzer) BzにはTDK PS1440P02BTを用いる。電源は単三電池４本の直列接続(DC 4.8～6.0V)とする。ブレッドボード上に回路をつくる。

ミスにより怪我・火傷などの恐れあり。細心の注意を！
実験中に火花、煙、異臭、発熱、変色などが見られたら直ちに電源を外すこと！

課題1

R2とR3を3.3kΩ(橙橙赤または橙橙黒茶)の固定抵抗にして、動作させよ。これを1.0kΩ～6.8kΩに変えてみるとどうなるか確認せよ。

ブレッドボードへの配置配線のコツ

できるだけ回路図の上下方向に沿って配置する。
回路が左右対称なので、できるだけ左右対称に配置する。
最初にトランジスタを置いてみる。足が上からB C Eとなるように置く。

課題2

R2の部分に10kΩの可変抵抗と1kΩ（茶黒赤または茶黒黒茶）の固定抵抗を直列に入れ、動作させよ。 ♪チューリップ♪を演奏してみよ。

※音が高すぎるときは R3の抵抗値を大きくする、またはC1,C2の容量を大きくする。低すぎるときは逆。

課題3

R2をCdSセルにして動作させよ。 ♪チューリップ♪を演奏してみよ。

課題4

R2の部分に圧力センサ、温度センサ（サーミスタ）などを入れて動作させよ。 ♪チューリップ♪を演奏してみよ。

課題5

BzのかわりにLEDを入れる（またはR4と直列にLEDを入れる）と、LEDが点滅する。しかし、このままでは速すぎて点滅が確認できない。どうすればよいか、考えて実行して、確認せよ。

参考資料

ローム, “エレクトロニクス豆知識” http://www.rohm.co.jp/web/japan/en_index-j
CQ出版, CQ connect, “無安定マルチバイブレータの発振周波数はいくつ？” http://cc.cqpub.co.jp/system/contents/1500/
Sunhayato ブレッドボードの使い方 http://www.sunhayato.co.jp/blog/2015/03/04/7 （写）
音と波とコンピュータ～WAVファイル生成～ http://www.ritsumei.ac.jp/se/re/izumilab/lecture/17pcsound/
電機大出版局、『たのしくできるブレッドボード電子工作』、 ISBN978-4-501-32830-6、初版2011年4月。
CQ出版、『ブレッドボードで始める電子工作』、 http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/15/15211.htm、 “非安定マルチバイブレータによるＬＥＤ点滅回路”、 http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/15/15211/15211_44section.pdf
電波新聞社、『自作ファンのための電子パーツ物知り百貨』、 ISBN4-88554-703-2、初版2002年1月。
ＣＱ出版、『わかる電子回路部品完全図解』、 ISBN4-7898-3422-0、初版1998年4月。

部品リスト

使用部品の例。それほどシビアな設計ではないので型番詳細に拘る必要はなく相当品で可。だたし、ブレッドボード用に足があるもの。表面実装用、チップ部品は不可。

	トランジスタ例では2SC1815Y。代替品 KS C1815、 JCST C1815などで可。
	抵抗器 100Ω×２本。ほか 1.0kΩ、 1.5kΩ、 2.2kΩ、 3.3kΩ、 4.7kΩ、 6.8kΩ、あたり各２本。こちらにも 100Ω、 1.0kΩ、 1.5kΩ、 2.2kΩ、 3.3kΩ、 4.7kΩ、 6.8kΩ、 10kΩ。 0.25W程度。精度にはあまりこだわらない。10%でも可。
	コンデンサ（キャパシタ） 0.1μF(104)×２本。少々値が張るが初心者に使わせるには極性の無い積層セラコンが安心。精度は10%程度、耐圧16Vもあれば十分。こちらにも 0.10μF、 1.0μF、あたり。
	光センサ(CdS Cell) 例では NSL-5542。ほか、 GM7528など。
	圧電ブザー例では PS1440P02BT。
	ブレッドボード例では BBD-170。ほか、 BBD-170SP、 RS Pro 102-9147、 Sunhayato SAD-101など。
	ブレッドボード用ジャンプワイヤ例えば Sunhayato SPP50や SKS-140など。こちらにも。
	電池ケース例では 341 1AS、こちらにも。
	可変抵抗器 10KΩあたり。
	圧力センサ sparkfun SEN-09375あたり。こちらにも。
	温度センサ（サーミスタ、熱電対） 10kΩなど。

ヒント集

できるだけみないでやろう！

ヒント集

その他の課題

泉知論＠立命館大学理工学部電子情報工学科