設計、試験、本製作のツール

趣味の電子工作といえど、色々なツールが必要になります。
ソフトウエア的な意味でも、実在する工具という意味でも。

今回のエントリでは、趣味の電子工作において設計、試験、本製作の時系列にしたがってどのようなツールが登場するのかをまとめました。


シミュレータ/ブレッドボードは役に立たない!?


しばしば「回路シミュレータは役に立たない」とか「ブレッドボードは使ってはいけない」といったような極端な主張を耳にすることがあります。

こういった主張は、例えば「回路シミュレータは必ずしも現実の回路の挙動を再現するわけではない」や「ブレッドボードは接触不良が起こり易いため、特に長期にわたって使用する回路の製作には適さない」と言った意味においては確かに正しいのですが、それが直接「使えない」という結論に至るのだとすればやや短絡的です。

逆に、あまり本質的で無い理由からシミュレータ・ブレッドボードを薦める意見を聞くこともあります。曰く「回路シミュレータなら部品を買わなくて済む」「ブレッドボードなら半田ごてを使わないから危なくない」などです。
こういった主張もある側面では正しい訳ですが、やはり、長期的に利用する回路を完成させることが目的なら、部品の購入もハンダ付けも、最後まで避けて通るというわけには行きません。

回路の設計・製作をするときは、お手軽で大雑把なところから始めて、次第に手間がかかる詳細な部分に手を付けていくというのが普通だと思います。
具体的には、私の場合は以下のような手順で開発を進めることが多いです。

  1. 回路シミュレータ
  2. ブレッドボード
  3. ユニバーサル基板
  4. プリント基板


もちろん、工程の途中で逆戻りしたり、間を飛ばしたりすることもあります。
今回のエントリでは、製作の工程順に沿って、どういったツールが有用なのか、私の考えをまとめておこうと思います。

回路シミュレーター


回路シミュレータは、文字通り回路を実際に組み立てなくても回路の挙動を知ることが出来るツールです。例えば回路シミュレータの使いどころでは、回路図を眺めただけではどちら向きに電圧がかかるか分かりにくい回路に対してシミュレーションを行い、コンデンサを接続する極性を決めています。

このような回路シミュレータの利点は、挙げればキリがありません。
とにかく手軽で、実測では困難な波形の観測(たとえば電流波形の測定、実回路では高価な電流プローブが必要になる)がクリック一発、部品定数の変更も簡単であり、部品定数の変化が回路の挙動にどのように影響するかといったグラフを描かせることも容易です。(例:LTspiceで可変抵抗 その-1)

しかしながら、回路シミュレータはあくまで回路の挙動を、あらかじめ与えられた数式をとくことによって計算しているだけであり、実際の回路の挙動とは異なる可能性があるという点は忘れてはいけません。LTspiceの使い方の第10章 失敗例/問題点あたりにいくつか例を挙げてあります。

ブレッドボード


ブレッドボードを用いた試作は、回路シミュレータと異なり現実の回路でありながら、半田付けを必要とする作業に比較すると手軽に進めることができるというメリットがあります。
CMOS4050の出力抵抗のように回路定数を変更しながらの測定の場合は、半田付けを必要としない点が生きてきます。

逆に回路シミュレータと比べると、実回路の測定なので計測器が必要になってきます。
最低でも、テスターは必要です。回路シミュレータとの比較というところまで行くならデジタルオシロが欲しくなることは間違いありませんし、RCサーボモータの電流波形で使った電流計測アダプタのようなちょっとした小物の製作が必要かもしれません。



ブレッドボードでのテストのコツは(これは回路シミュレータにもいえることかもしれませんが)必要以上に大きな規模の回路を組まないことです。挙動を調べたい回路ブロックだけをブレッドボード上に組み上げ、電源や信号は、できる限り信頼できる電源装置や信号発生器から与えるようにします。

また、私は回路を組むのに必要最低限なものよりも大きなブレッドボードを使うほうが好みです。余裕を持って配線の取り回しができますし。後から追加の回路が必要になることも珍しくありません。

ユニバーサル基板


回路シミュレータやブレッドボードで回路の挙動をはっきりさせたら、次はユニバーサル基板に半田付けをします。
あるいは、部品交換による回路定数変更が無い回路(ほとんどがプログラムで賄えるマイコン回路など)ではブレッドボードではなくユニバーサル基板でテストをする方がいいかもしれません。

当然ながら半田付けが必要になるので、材料のほかに工具が必要になります。



ついでに書いておくなら、基板への半田付けには逆作用ピンセットTS-16P-69があるととても便利です。

ブレッドボードや回路シミュレータで回路の挙動がきちんと追い込めているのなら、デジタルオシロなどの立派な計測器の出番は減り、相対的にテスターの出番が増えてくるはずです。

本製作はプリント基板で、と考えている場合も、一度はユニバーサル基板で組んでおいた方がいいと思います。すべての回路を組み上げてみて、初めて新たに回路を追加しなければならないことに気づくというのはよくある話ですし、そういったときはユニバーサル基板の方が多少対処がし易いです。もうどうしようもないというケースもしばしばですが・・・

本製作


本製作は、そのままユニバーサル基板のこともありますが、プリント基板にできればよりよいです。当然、回路むき出しよりもケースにしまう方がいいです。

ケース加工は「ピンバイス」→「リーマー」→「ハンドニブラ」→「ヤスリ」という手順です。



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tag: LTspice PDS5022 ブレッドボード 

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