Instrument

実験機器説明

機器概要

表１　機器概要

名称	機器の写真	概要
ブレッドボード		簡易に回 路を作製するための基板。表面の穴に、導線や素子の端子を差し込むことで回 路を構成する。 使用例
デジタルマルチメータ		電圧（直流・交流）、電流（直流・交流）、抵抗値を測定する機器。結果は、 デジタル表示される。
直流安定化電源		家庭用１００Ｖ電 源から、直流電圧を得るための機器。
ファンクションジェネレータ（交流電源）		交流電圧（周波数は０．０１Ｈｚから１ＧＨｚ、波形は正弦波・三角波・方形 波から選択、振幅は負荷によっては１０Ｖ程度まで）を得るための機器。
オシロスコープ		直流から交流まで電圧の変化を表示する装置。観測できる波形は、（機種にも よるがＫＩＫＵＳＵＩ５０２０で）振幅は５［Ｖ／ＤＩＶ］から５［ｍＶ／Ｄ ＩＶ］、周期は５［Ｓ／ＤＩＶ］から０．２［μＳ／ＤＩＶ］である。（写真 はＫＩＫＵＳＵＩ５０２０）

機器使用方法

本節の構成

• 装置概要
• 初期化方法
• 目的別使用方法
• 終了方法

図１　ブレッドボード解説図

実験で回路を作製する場合、部品の取り付け・取り外しが簡単に行える必要が ある。ブレッドボードは、それを実現するための道具である。無数にある表面 の穴（ソケット）は内部で電気的に接続されており、それらのソケット群を回 路図中の導線部分として利用することで、ソケットに電線や素子の端子を差し 込むだけで回路を構成できる。ブレッドボードは、２種類のブロックから構成 されている。１つは電源供給用の細いブロック１（以下、電源用ブロック）、 もう１つは電子部品を配置し配線するための少し太めのブロック２（以下、配 線用ブロック）である。それぞれのブロックの表面には穴が開いるが実はこれ らは小さなソケットになっており、ブロック内部である規則に従い電気的に接 続されている。これらのソケットに導線を差し込むと、電気的に接続されてい るソケット間（以下ソケットグループ）で電気が流れる仕組みである。従って ブロック内部での接続状態を知らないと、正しく配線することはできない。電 源用ブロックでは、ブロックの長手方向に穴が２列並んで開いているが、その 列毎にまとめられ相互接続されている（つまり１つの電源用ブロックには、２ 組のソケットグループが存在する）。配線用ブロックでは、先ほどとは逆に長 手方向には全く接続されておらず、長手方向と垂直をなす列毎にソケットグルー プを構成している。ただし、ブロック中央の溝で接続が切れているので、５つ のソケットで１つのグループを構成している（つまり５つのソケット毎に接続 しているグループが、ブロックの長手方向に並んでいることになる）。

ブレッドボードの初期化

1. （既に実験を行っている場合）ブレッドボードから必要のない配線や部品 を除去する。
2. 電源の配線を行う（または確認する）。電源装置からの配線は直接ブレッ ドボード上の回路へ配線するのではなく、ブレッドボード右上にある電源用ポー ト３を経由させるとよい（電源装置から回路へ直接配線すると、ブレッドボー ドの移動で電源の配線だけでなく回路の配線まで抜ける可能性があるため）。

1. ブレッドボード上で配線しやすいように、回路図を書き直す（レポートに は、それではなく見やすい回路図を載せること）。
2. 電源の必要な回路では、まず電源の配線を済ませる。
3. 部品を配置し、信号線などを配線する。導線や電子部品は、ブレッドボー ドに対して垂直に差し込むこと（卓上のペンチを用いると作業が楽になる）。

1. ブレッドボード上の回路は、次回以降の実験で用いる場合もあるので、必 要の無い回路のみを除去する。
2. 導線や電子部品は、ブレッドボードに対して垂直に抜き取るようにする。 こじったりすると、ソケット内部に折れた導線が残ることがある。
3. 電源の配線は取り除いてしまうのではなく、次回も利用できるように整備 しておく。
4. ハードウェア実験終了時（つまり期末）には、全ての配線を除去し借り始 めの状態に戻すこと。

図２　デジタルマルチメータ解説図

デジタルマルチメータは、電圧や電流、抵抗値の測定を効率よく行うための装 置である。４つの基本モード（直流電圧測定３、交流電圧測定１１、直流電流 測定９、交流電流測定１０、抵抗値測定５）があり、計測する対象に応じて使 い分ける。なお交流測定時の有効周波数は、電圧計測時で４０Ｈｚ〜１ｋＨｚ、 電流計測時で４０Ｈｚ〜４００Ｈｚである。

デジタルマルチメータの初期化

1. バッテリーのチェック（BTサイン１２が表示部に出ているかどうか見る）。
2. テストリードの接続（赤は［＋］６、黒は［ＣＯＭ］７へ）。
3. ＨＯＬＤスイッチをＯＦＦにする。

1. モードダイアル４を、目的の測定モードに合わせる。測定モードは、直流 電圧測定３、交流電圧測定１１、直流電流測定９、交流電流測定１０である。
2. 測定する電圧が全く未知の場合、大きいレンジ（ダイアルの周囲に書いて ある数字）から小さいレンジへ切り替えて測定を行う（切り替えるポイント： ダイアルの数字は、そのレンジの最大値を表している。表示部の値が次のレン ジ（今より一つ小さいレンジ）よりも小さい場合は、次の（１つ小さい）レン ジに切り替える。また表示部の左端に１（または−１）が表示されていたら１ つ大きいレンジに切り替える）。なお交流電流測定モードの１２Ａレンジは、 使用しないこと。
3. テストリードの黒を回路の基準電圧へ、赤を測定する回路へ接触させる。
4. 表示を読む（有効数字は計算時に考慮すればよいので、読めるだけ記録す る）。

1. モードダイアル４を抵抗値測定モード５に合わせる。
2. 抵抗の両端から出ている２本の導線に、赤と黒のテストリードをそれぞれ 接触させる（抵抗に極性はないので、黒のテストリードはどちらの導線にあて ても良い）。

1. モードダイアル４を導通チェックモード８に合わせる。
2. 調べたい配線の端と端に、テストリードの黒と赤を接触させる。「ピー」 と音がすれば導通している。ただし、配線の途中に電子部品など導線以外の部 分が存在しないことを十分確認すること。導線以外の部分があると、導通チェッ クできない場合がある。

1. モードダイアル４をＯＦＦ（4個所の内のどれでも可）にセットする。
2. テストリードを外し、まとめて元の位置へ戻す。

図３　直流安定化電源解説図

ここで説明する直流安定化電源装置は、家庭用の交流１００Ｖを（実験に適し た）安定した直流電圧に変換する装置である。

直流安定化電源装置の初期化

1. 電源装置の電源スイッチ６が切れていることを確認する。
2. ０Ｖ選択金具３が、−側ポート４に接続されているか確認する。０Ｖ選択 金具が＋側ポート５に接続されている場合は、中央のねじをゆるめ、０Ｖ選択 金具を−側ポートに接続し、ねじを締めて固定する。
3. 電圧粗調整ツマミ９と電流調整ツマミ７を、反時計回りに止まるところま で回わし、電圧微調整ツマミ８を１２時の位置に合わせる。

1. （すでに実験回路へ電力を供給している場合） 電源装置の電源スイッチ６をＯＦＦにし、実験回路への電源供給配線を外し、 再び電源スイッチをＯＮにする。これは、電圧設定中の操作ミスによる実験回 路の破壊を防ぐ為である。
2. （最初の電圧調整の場合） 電流調整ツマミ７をわずかに時計回りに回す（電流が全く流れていない状態で は、電圧計１が作動しないため）。電流調整ツマミを回す量は、多くても８分 の１回転程度でよい。
3. 電圧計１を見ながら電圧粗調整ツマミ９をゆっくりと時計回りに回転させ、 大体目的の電圧になったところで電圧微調整ツマミ８によって微調整する。
4. 実験回路に接続する前に、電源スイッチをＯＦＦにする。
5. 実験回路へ接続し、電源スイッチをオンにし、電流調整ツマミにより電流 を調整する。電流計２を見ながら徐々に時計回りに電流調整ツマミを回転させ、 電流の増加が無くなったところから少し回して回転を止める。

1. 電源装置の電源スイッチ６をＯＦＦにし、実験回路に接続する。
2. 電流調整ツマミ７を反時計回りに止まるまで回す。
3. 電源スイッチをＯＮにする。
4. 電流計２を見ながらゆっくりと電流調整ツマミを時計回りに回し、電流計 の針が動かなくなったところから少し回して電流調整ツマミを止める。しかし 電流計の針が振りきった場合は、即座に電源スイッチを切り実験回路の誤りを 見つけること（大きな電流が流れた後は、回路が加熱しているので火傷しない ように注意する）。

1. 電源スイッチ６をＯＦＦにし、実験回路への電源供給配線を外す。
2. ０Ｖ選択金具３のねじをゆるめ、＋側ポート５へ接続し、ねじを締めて固 定する。
3. ＋側ポートを０Ｖ（−側ポート４からはマイナスの電圧が出力される）と して、電圧調整を行い、実験回路へ電源供給配線を施す。

1. 電源装置を２台用意し、両方とも電源スイッチ６をＯＦＦにし、実験回路 への電源供給配線を外す。
2. 向かって左側をプラス電圧発生用、右側をマイナス電圧発生用とする。
3. マイナス電圧発生用電源装置（右側）で、０Ｖ選択金具３のねじをゆるめ、 ＋側ポート５へ接続し、ねじを締めて固定する。
4. プラス電圧発生用電源装置（左側）の−側ポート４とマイナス電圧発生用 電源装置（右側）の＋側ポートを導線で接続する（これで両電源装置の０Ｖが 一致する）。
5. プラス電圧発生用電源装置（左側）の＋側ポートをプラス電圧、−側ポー ト（あるいはマイナス電圧発生用電源装置の＋側ポート）を０Ｖ、マイナス電 圧発生用電源装置（右側）の−側ポートをマイナス電圧として、電圧調整を行 い、実験回路へ電源供給配線を施す。

1. 電源装置の電源スイッチ６がＯＦＦになっていることを確認する。
2. 配線を除去し、設定等で変更した部分を元に戻す。
3. 電圧粗調整ツマミ９と電流調整ツマミ７を、反時計回りに止まるところま で回わし、電圧微調整ツマミ８を１２時の位置に合わせる。

図４　ファンクションジェネレータ解説図

ファンクションジェネレータは、交流電圧の電源として用いる。ファンクショ ンジェネレータには、直流安定化電源の様に電圧を一定に保つ（交流の場合は 振幅を保つ）機能は無く、接続した回路の負荷により振幅が変化するので注意 する。

ファンクションジェネレータの初期化

1. 電源スイッチ１１をＯＦＦにする。
2. ＳＴＡＲＴスイッチ３をＯＦＦ（飛び出した状態）にする。
3. 出力調整ツマミ７を反時計回りに止まるまで回す。
4. 直流成分調整ツマミ８を押し込み、１２時の位置に合わせる。
5. アッテネータ設定スイッチ５を、０ｄＢに合わせる。
6. ＶＣＧ ＯＮスイッチ２をＯＦＦ（飛び出した状態）にする。
7. ６００オーム出力コネクタ４に出力コードを取り付ける。
8. 出力コードのワニ口クリップ（黒）を実験回路の基準電圧として接続し、 ワニ口クリップ（赤）を交流電圧として実験回路に接続する。
9. 電源スイッチをＯＮにする。
10. ＳＴＡＲＴスイッチをＯＮ（押し込んだ状態）にする。

1. 周波数粗調整ダイアル１０で、周波数の桁を設定する。
2. 周波数微調整ダイアル９で、周波数を設定する。

1. 実験回路に接続し、電源スイッチ１１とＳＴＡＲＴスイッチ３をＯＮ（押 し込んだ状態）にする。
2. オシロスコープかデジタルマルチメータで振幅を確認しながら、出力調整 ツマミ７をゆっくり時計回りに回し、目的の電圧になったら止める。

1. 実験回路に接続し、電源スイッチ１１とＳＴＡＲＴスイッチ３をＯＮ（押 し込んだ状態）にする。
2. 直流成分調整ツマミ８を１２時の位置に合わせた上で、手前に引き出す。
3. 正の直流成分を加える場合は、時計回りに直流成分調整ツマミをゆっくり 回し、目的の直流成分が得られたら止める。
4. 負の直流成分を加える場合は、反時計回りに直流成分調整ツマミをゆっく り回し、目的の直流成分が得られたら止める。