バーグラフ式温度計:予算1,500円(2024当時)の計測・制御プログラミング教材
2024年4月のある日,卒業生からメッセージが届きました:「先生,1,500円で授業後自宅に持ち帰らせる計測・制御の教材はありませんか?」 PICマイコンを使えば可能性はありますが,工業高校はともかく中学校技術ではそうはいきません.秋月のRP2040ボードと一番安いブレッドボードで1,000円しますから,残り500円でセンサとアクチュエータその他の部品を揃えなければなりません. この制約条件でたどり着いたのが,10℃〜40℃の温度範囲を2℃ごとに表示するバーグラフ式の温度計でした. 回路図( PDF )と実体配線図( PDF )です. 温度センサにはMicrochipのMCP9701-E/TO,アクチュエータにはOptoSupplyのバーグラフLEDを3種類( 青×5 , 黄緑×4+赤 , 赤×5 )用いました:20〜28℃までの温度範囲を黄緑で表示させます. RP2040をはじめ多くの小型マイコンボードのAD変換は電源電圧基準なので,正確な電圧測定をするためには別途基準電圧源が必要です(ADの入力端子を1個減らすことになりますが・苦笑).本機ではTL431系の RT9H301S (イサハヤ電子)を採用しました.TSMCで沸き立っている九州ですので,九州で作られた電子部品を使うことの教育効果はそれなりに期待できます(長崎県内でしたら長崎県産品ということになります).社会科との連携を考えることができますね. LEDの電流制限抵抗は,全点灯時のRP2040出力電流総和が50mAを超えないように,また各色の明るさがおよそ揃うように決めました. AE-RP2040とバーグラフLEDやセンサ,基準電圧源との結線は,線径0.65mmのビニル被覆 単線 (10色パック)を用いました.LEDとの結線は100mm,温度センサ用は80mm,基準電圧源は60mmに切り,両端の被覆をそれぞれ5mmずつ剥いて使っています.ブレッドボード用として売られている安い端子付きコードはコネクタの圧着部で接触不良を起こしやすく,そのような故障が起きた時にユーザ(生徒や家族)が原因特定と修復ができるかを考慮すると,そのようなトラブルを未然に防止するような構想・計画・設計が必...