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蛍を作って学ぶ基本的な電子工学

2025年7月30日原文(a64.in)

概要

  • 電子工作初心者 が自作ホタルLEDを作る体験記
  • 失敗と試行錯誤、 AIやYouTube を活用した学習過程
  • LDRやポテンショメータなど 新しい部品 との出会いと工夫
  • トラブルや発見 のエピソード紹介
  • 作ること・学ぶことの 純粋な楽しさ を再発見

電子工作未経験から始めるホタルLED作り

  • ホタル が来なくなった寂しさから、自作LEDホタル作りを決意
  • Astable Multivibrator という回路を発見し、ON/OFF自動切り替えの仕組みに感動
  • 電子回路の基礎知識 （電圧・電流・抵抗・コンデンサ・トランジスタ）をゼロから学習
  • AIツールやYouTube で初歩的な疑問を解決しながら、理論を少しずつ理解
  • 部品購入 と初回路組み立てで、LED点滅回路が一発成功

回路の課題と改良

  • 課題1：昼も点滅し続ける ため、省エネとリアリティ向上の必要性
  • 課題2：点滅間隔が速すぎる ため、実際のホタルらしさに欠ける
  • LDR（光依存抵抗） の存在をAIで知り、昼夜判別機能を追加
    • 最初は配線ミスで失敗、正しく接続し直して成功
    • 抵抗との組み合わせ で感度調整も可能に
  • 点滅間隔調整 のため、抵抗・コンデンサの値を色々試す
    • ポテンショメータ で可変抵抗導入、回してベストな間隔を発見
    • 100kΩ→500kΩで1秒→5秒へ点滅間隔延長
  • 自作Webシミュレータ （https://a64.in/tools/astable-delay-simulator.html）で予測も実施

消費電力・電池寿命の最適化

  • マルチメータ で消費電力を測定し、低容量コンデンサ＋高抵抗がベストと判明
  • 電池寿命計算ツール （https://a64.in/tools/battery-life-calculator.html）を自作し、約8ヶ月持続を確認

失敗・トラブルとその解決

  • ジャンパーワイヤーの断線 で回路が動作不良、1本ずつテストして発見
    • 以降は フックアップワイヤー を使用
  • 回路シミュレータの不具合 （tinkercad.comやfalstad.com/circuit）で複雑な回路が再現できず
  • はんだ付け煙による呼吸への影響 を感じ、古いCPUファン＋12Vアダプタで簡易排煙装置を自作
  • 必要なコンデンサを壊れた基板から回収 し、「電子部品のリサイクル」に目覚める
  • 完成回路の点灯テスト で、部屋の遠くから本物のホタル感を確認
  • 見た目の悪さや転倒問題 に、ホットグルーや3Dペン、即席スタンドで対応

完成と達成感

  • 5個のホタルLED回路 を完成（ブレッドボード1個、他は「デッドバグ」方式で屋外用に密封）
  • 夜に一斉に点滅する光景 が、予想以上の喜びと満足感をもたらす
  • 初めてプログラミングを学んだ頃の没頭感 を再発見
  • 「作る・学ぶ・失敗する」こと自体が最大の楽しみ と気付く

さらなる挑戦へ

  • 回路図: https://tinyurl.com/2avzjyyn
  • 今後はより賢く、長持ちするホタルLED作り を目指す
  • 「続きはこれから」 というワクワク感と共に、ものづくり・学びの旅は続く

Hackerたちの意見

ソフトウェアのクリーンさと、あのひどい回路図の対比が衝撃的だね。でも、ちゃんと動いてる！アナログエレクトロニクスに挑戦した著者には拍手を送りたい。今の時代、ほとんどの人はマイクロコントローラーにタイマーをつけて、2分で終わらせちゃうからね。それじゃ面白くないよ。純粋なアナログデザインのミニマルな美しさには何か特別なものがあるし、バイナリの箱に閉じ込めるんじゃなくて、電子をその本来の環境で扱うことには特別な満足感があるよね。

└

こういうのに触れるのは久しぶりなんだけど、2025年に黄色いLEDを点灯させるためのGPIOがいくつかついたシンプルなArduinoスタイルのチップはどれくらい安く手に入るかな？

└

今の時代、ほとんどの人はエコシステムによると思う。確かに「メーカー」コミュニティの多くは、安くて早くて簡単に動かせる解決策を受け入れる傾向があるけど、一方でDIYシンセコミュニティは逆の傾向がある（少なくとも私の経験では）、シンプルな回路図や「基本に戻る」ビルディングを好んで、時にはプリビルドのICを使わないことさえある。

└

正直、ソフトウェアのバックグラウンドを持つ人には一番簡単な入り口だと思う。アナログ回路は難しいけど、やりがいがある。色々なICに進むにつれて、物事が素晴らしい形で「理解できる」ようになってくる。あ、バッテリーの持ちもいいしね！

└

俺にとってアナログはワクワクする領域だな。まだ発見されていない国みたいな感じ。真空管もいじったことがあって、すごく楽しんだ。トランジスタは、なぜか俺には全く理解できなかった。でも、フォレスト・ミムズIIIの本を基にした「トランジスタ遊び場」を作って、そこでは楽しんで遊んでた。 [1] https://imgur.com/a/dChq4AZ [2] https://archive.org/details/forrest-mims-basic-semiconductor... 編集: 実は、トランジスタで論理ゲートを作るためのトランジスタロジック遊び場だったことを忘れてた。別のフォレスト・ミムズの本に基づいてる: https://archive.org/details/engineersmininot00mims

└

すべての電子回路図が実は逆になってるってこと、まだ信じられないよ。みんなそれで平気なんだね。

アナログ電子回路について何も学ぶ前からプログラミングはしてたよ。みんなと同じようにラジオシャックの160-in-oneを持ってたし、指示に従うことはできたけど、何が起こってるのかは理解できなかった。まるでコンベアベルトのように、各コンポーネントがそれぞれのタスクをこなしている秩序あるパイプラインだと思ってたんだ。大学で物理のLRC回路を勉強するまで、やっと理解できた。個々のコンポーネントが単独で何をするかはあまり面白くないけど、組み合わせた時にこそ魔法が起こるんだ。要するに、振動、波を作り出している。共鳴システムを作っているんだよ。波は電流や電圧のようにさまざまな次元で存在できるし、波の大きさや周波数を調整して役立つタスクをこなすことができる。

└

何度もお願いしたけど、結局160-in-oneは手に入らなかった。=\ でも、ラジオシャックのプロジェクトボックスはたくさん組み立てたよ。

└

あのヴィンテージのラジオシャックキットの現代の良い代替品を知ってる？

└

子供の頃、RadioShackの「ScienceFair」ブランド（RadioShackと共同ブランド）の「Advanced Electronics Lab - 300 projects」キットを持ってたんだ。昨日、すごく古い電子機器のお店でまた見つけた。壁から天井までぎっしり詰まった、すごく楽しい場所で、各カテゴリー（テスト機器、受動・能動部品、モーター、モータードライバー、音声、映像、趣味全般）がすごく整理されてたり（受動部品は「ジェリービーン」みたいに）、40年の技術の歴史を感じるエキセントリックなものが山積みになってたりする。懐かしさで買ったけど、修理したりアップグレードして、姪っ子が大きくなったらあげようかな。でも、見てみたらずっと疑ってたことが確認できた。1) LRC回路みたいなものはオシロスコープなしじゃ理解できない。今は持ってるけど、子供の頃に安くて質の悪いものでも持ってたらすごく良かったな。2) 本がすごく雑に書かれてて、急いで作った感じで、創造性や探求心を育む基本的な説明が全然なかった。もっとわかりやすい本があればよかったな。大学で微積分を使った電磁気学を学ぶまで、面白い形で電子工学を理解することはなかった。キットを使うのは主に古い赤いLEDを爆発させるのが楽しかった。電子回路記号やブレッドボード、基本的な工作に慣れることができた。その幼少期の経験が、人生を通じて電気関係のことに対する自信を持たせてくれた。

電気工学の学士号を持ってるけど、回路がどう動くかはまだ完全には理解できてない、特にトランジスタが関わるものは。電流や電子の「流れ」について考えるためにいろんなメンタルモデルを試したけど、100%うまくいくものはないんだ。多分、私の脳の働き方なんだろうね：全体の回路を頭に入れてVやIを解くよりも、アルゴリズミックな思考（A → B → C）が好きなんだ。

└

自分がやった電子工学のBEngは、こういうことにもっと合ってるかも。電気工学（BEng）もやったけど、そっちはパワーや制御、モーターとかが中心で、あんまりこの分野には関わってなかったな。

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