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• Shota Nishihara ( @ tomio2480 )
• 高校教諭(電気) → セキュリティ人材育成 → 地方 IT コミュニティ
今: Cybozu Inc. コネクト支援チーム + 専門学校時間講師
• 北海道(旭川→北見→富良野)→東京都(小平市)
• ゆるい勉強会@旭川,FuraIT (富良野),mintech (北見)
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http://tomio2480.hatenablog.com/
https://www.slideshare.net/tomio2480/presentations
6. B a c k g r o u n d
ちょっとした電源ほしくない?
12. S o l u t i o n s
ち ょ っ と し た 電 源 た ち
13. ちょっとした電源
• Arduino, Raspberry Pi 等のマイコンボード
• 5 V , 3.3 V に限定(Vcc と GND から取る場合)
• AC アダプター
• 出力電圧はそれぞれだが概ね固定電圧 (5, 6, 9, 12, 18 等)
• レギュレータ
• 3.3 V , 5 V , 12 V 等固定 あるいは 可変
• 【おまけ】抵抗分圧 + ボルテージフォロア
• 可変
14. ちょっとした電源
• Arduino, Raspberry Pi 等のマイコンボード
• 5 V , 3.3 V に限定(Vcc と GND から取る場合)
• AC アダプター
• 出力電圧はそれぞれだが概ね固定電圧 (5, 6, 9, 12, 18 等)
• レギュレータ
• 3.3 V , 5 V , 12 V 等固定 あるいは 可変
• 【おまけ】抵抗分圧 + ボルテージフォロア
• 可変
今回は触れずに進みます🏃💨
15. ちょっとした電源
• Arduino, Raspberry Pi 等のマイコンボード
• 5 V , 3.3 V に限定(Vcc と GND から取る場合)
• AC アダプター
• 出力電圧はそれぞれだが概ね固定電圧 (5, 6, 9, 12, 18 等)
• レギュレータ
• 3.3 V , 5 V , 12 V 等固定 あるいは 可変
• 【おまけ】抵抗分圧 + ボルテージフォロア
• 可変
今回は触れずに進みます🏃💨
18. AC アダプター
• ジャック,プラグもそれぞれで売っている
• ただし,サイズは「よりどりみどり」
• 既にあるものを利用したい場合や
ジャックとプラグを別々に買う場合は注意が必要
• http://akizukidenshi.com/catalog/c/cdcj/
• いざとなったら変換プラグもある
• https://www.amazon.co.jp/dp/B0798JTWTD/ref=c
m_sw_r_tw_dp_U_x_b35NEb0VXBHYG
20. USB AC アダプター
• なんかわかんないけどたくさんありませんか?
• うちはなんでかいっぱいあります(謎)
• 安易に PC 等の USB ポートから電源を取らなくて済む
• http://www.wheel.gr.jp/~dai/hardware/usb-
port.html
• USB BC や USB PD など充電を考慮した規格がある
• PCなら ネゴシエーションしないと最大電流を取り出せない等の条件付
• 規格統一がなかなか進まず同じようで違う規格が存在する
21. USB AC アダプター
• 5 V に限定されるが安定して取ることができる
• そんな ドバドバ 大電流を流さなければひとまずOK?
• 間違っても定格を常に超えるような使い方はやめよう
• 部品が泣きますよ
22. USB AC アダプター
• 5 V に限定されるが安定して取ることができる
• そんな ドバドバ 大電流を流さなければひとまずOK?
• 間違っても定格を常に超えるような使い方はやめよう
• 部品が泣きますよ
• 大前提としてアダプタに記載の電流量を超えないこと
• 1 A とか 500 mA とか書いてあるはず
23. USB AC アダプター
• ピンアサインに注意して引き出す
• https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A6%E3%83%8B%E3%83%90%E3
%83%BC%E3%82%B5%E3%83%AB%E3%83%BB%E3%82%B7%E3%83%
AA%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%83%BB%E3%83%90%E3%82%B9
24. USB AC アダプター
• 両方 Type-A もしくは Type-B のケーブルは規格外
• Type-A レセプタクルはいわゆる親機側(PC等)
• Type-B レセプタクルはいわゆる子機側(プリンタ等)
• 搭載すべきレセプタクルは何なのか
考えて作らないと面倒なことになる
• 逆にきちんと考えて製作すれば
既製品を応用可能
25. USB AC アダプター
• ブレッドボードやユニバーサル基板でも取り扱える
• http://akizukidenshi.com/catalog/goods/search.aspx?search=x&keyword=
USB&image=%8C%9F%8D%F5
26. ちょっとした電源
• Arduino, Raspberry Pi 等のマイコンボード
• 5 V , 3.3 V に限定(Vcc と GND から取る場合)
• AC アダプター
• 出力電圧はそれぞれだが概ね固定電圧 (5, 6, 9, 12, 18 等)
• レギュレータ
• 3.3 V , 5 V , 12 V 等固定 あるいは 可変
• 【おまけ】抵抗分圧 + ボルテージフォロア
• 可変
今回は触れずに進みます🏃💨
27. レギュレータ
• DC から DC を作るものが主流
• 不安定な DC を安定化させる役割
• 電池の電圧や AC から作られた脈流を入力する
• 欲しい電圧まで下げるあるいは上げることを想定
• 大きく二つに分けられる
• リニアレギュレータ
• さらに,シャントレギュレータ,シリーズレギュレータに分かれる
• スイッチングレギュレータ
28. レギュレータ
• リニアレギュレータ
• 目標の DC を電圧降下で作り出すため入力以下の電圧のみ
• ツェナーダイオードや抵抗,トランジスタを用いて熱として発散
• 「三端子レギュレータ」が一番よく聞く製品だと思う
• 入力,GND,出力との 3 端子からなる(ことが多い)
• コンデンサを 2 つつけるだけで安定出力を得られて最高
• 78xx,79xx は型番の xx のあたりに出力電圧の値が入っている
• LDO (低ドロップアウト) という電圧降下が少なく済むものもある
• http://akizukidenshi.com/catalog/c/c3pinreg/
• https://docs.rs-online.com/7b06/0900766b813d54bf.pdf
29. レギュレータ
• リニアレギュレータ
• 三端子レギュレータは Arduino にも含まれている
https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino_Uno_Rev3-schematic.pdf
• UNO Rev3 だと NCP1117ST50T3G (5 V) が載っている
• https://docs.rs-online.com/7b06/0900766b813d54bf.pdf 3.3 V のもあるけど割愛
• 条件が整えば 1.2 V の電圧降下で済むため理論上 6.2 V で動作可
30. レギュレータ
• スイッチングレギュレータ
• リニアレギュレータの熱として逃がしてしまうもったいなさを改善
• 回路の作りによって昇圧,降圧のどちらも可能になる
• 電源電圧の ON/OFF を数 MHz - GHz レベルで切り替える
• 一方で高周波ノイズの発生が弱点となっている(信号に影響も)
• ON+OFF の時間のうちの ON の時間を制御して電圧調整
• この方式は PWM (Pulse Wide Modulation) 方式という
• サーボモーターの制御にも使われていたりする
• OFF の時間分だけ電圧を落とすことができるともいう
• が,捨てているわけではないので無駄が少なく済んでいる
32. レギュレータ
• スイッチングレギュレータ
• DC-DC コンバータとして売られている
• 三端子レギュレータを単純に置き換える
だけの製品も売られており便利
• 回路を別に組む必要があるものもある
• これに関しては三端子レギュレータも
可変にする場合などは付属回路が必要に
なるため特別なことではない
• http://akizukidenshi.com/catalog/c/cdcdc/
33. ちょっとした電源
• Arduino, Raspberry Pi 等のマイコンボード
• 5 V , 3.3 V に限定(Vcc と GND から取る場合)
• AC アダプター
• 出力電圧はそれぞれだが概ね固定電圧 (5, 6, 9, 12, 18 等)
• レギュレータ
• 3.3 V , 5 V , 12 V 等固定 あるいは 可変
• 【おまけ】抵抗分圧 + ボルテージフォロア
• 可変
今回は触れずに進みます🏃💨
44. 抵抗分圧で取り出す
赤(R3) : 2.5 V
青(R6) : 1.25 V
水色(R3) : 4.9 mA
緑(R6) : 2.5 mA
ボルテージフォロワの有無が
極めて重要な差を生んだ例
👇 電子回路シミュレータ LTSpice で確かめてみる
46. I N c l o s i n g
最 後 に ざ っ と ま と め る と
47. 今日のちょっとした電源
• AC アダプター
• AC → DC : 電圧も電流もプラグもジャックも極性もいろいろ
• 安定して大きな電流を取り出すことができる
• レギュレータ
• DC → DC : 不安定な DC を安定化させたいときに使う
• 5 V から 3.3 V を作るとかそういった用途でも使える
• 抵抗分圧 + ボルテージフォロワ
• 可変のレギュレータが手に入らないときの即席電源として使える