「電子回路の動作チェックノウハウ」のご紹介｜「電子工作/修理/メンテナンス」

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今回は、「電子回路の動作チェックノウハウ」をご紹介します。

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基板を作成したら、ケースに組み込む前に必ず動作チェックをするようにしてください。ここでミスを修正しておきます。

電子工作で何か製作した時、一発で完全に動作することは珍しいと思います。何らかの間違いがあって、正常には動作しないことがほとんどです。電子工作を続けていると、経験により現象を見れば不具合原因がすぐ特定できるようになってきます。ここでは、その経験に培われた「勘」のところをご紹介していきます。

電子工作での不具合の大部分は単純な間違いです。しかし、電子工作を始めたばかりの方々の起こす不具合は、まずはんだ付け不良がトップです。そのようなことを含めて製作完了後には次のチェックを必ず実行します。

はんだ付けの不具合には、下図(はんだ付け不良の種類)のように非常に沢山のパターンがあります。これらのチェックは組み立てる途中でも当然しているのですが、特に一見はんだ付けができているようで、実は電気的には接触不良になっているというケースが大部分です。

そこで確実にはんだ付けをチェックするには、一通りはんだ付けが完了したあとのチェックで、はんだこてを持って1箇所ずつはんだを溶かし直しながらチェックするのが、初心者の間は確実でよい方法です。プリント基板の場合には、大抵の部品は2箇所以上がはんだ付けされているので、1箇所のはんだ付けを溶かしても部品が外れることはないので簡単にできます。

チェックする際には、次のことを念頭において行います。

実装する時に方向性がある部品については、特に念入りにチェックします。この時のチェックポイントは下記のような項目です。

なかでも発光ダイオードは向きがわかりにくいので注意が必要ですが、中身が透けて見える発光ダイオードでしたら、ピンのモールド内部の形状で向きが確認できます。

安定した電源を作り出す3端子レギュレータですが、ピン配置が種類ごとに異なっているので注意が必要です。特に正電源用と負電源用でも異なりますし、100mA用と1A用の大きさによっても異なっているので注意が必要です。

これは基本的なことですが、案外間違っていることがあります。特に部品面からと、はんだ面から見たときの違い、つまり裏表を勘違いしていることが多いようです。

特に電源部分に使われていることが多く、向きを逆にすると破裂しますので注意が必要です。

簡易コネクタの場合には実装の向きが特定できず、どちらでも実装できてしまうものが多いので、ケーブル側との相性を確認する必要があります。

プリント基板や配線のはんだ付けが終わったら不安なところはテスターの導通チェックではんだ付けの確認ができます。

テスターを導通チェックのレンジに切り替えてブザーを鳴らす状態にしてから、接続されているはずの端子にテスターのテストピンを接触させて、ブザーが鳴れば導通していて接続は問題ありません。鳴らないときははんだ付け不良か、配線ミスですのでチェックしやり直しが必要です。

配線や、実装の間違いがないことが確認できたら、いよいよ電源を投入してみましょう。しかし、いきなり電源を投入して部品を壊すのももったいないでしょうから、まずは下記の手順で進めましょう。

ICソケットへのICの実装はしないままとします。

電源以外の外部接続用のコネクタへの接続は、何もしないでおきます。万一間違って接続相手を壊してしまうのを避けるためです。

以上の状態で電源をONとしたら、電源表示器が点灯しているかを確認します。大抵の回路を作成したとき、発光ダイオードやインジケータなど、電源ONで表示される部品を用意してあるので、それがとにかく点灯していることを確認します。

これが点灯していない時は、電源回路に何らかの不具合があると考えられます。すぐ電源をOFFして電源回路周辺の確認をします。多くの場合、下記のような不具合が見つかります。

ICを実装しないでも動作を確認できることがいくつかあります。ここでそれらを確認しておきます。

例えば発光ダイオードを点灯させるような回路の場合には、マイコンのICソケットのピンのところで、下図(クリップケーブル)のようなクリップケーブルを用意しておき、写真4.6.2のようにクリップに抵抗のリード線の切れ端などを挟んでICソケットのピンに接触することで、グランドや電源に仮接続して動作を確認することができます。

スイッチの入力も、スイッチを受けるICのピンのところで、DMMで電圧を測ることで確認できます。

一通りのチェックが確認できたら、いよいよICなどをICソケットに実装して動作させてみます。そして電源を投入したらすぐ、電源まわりの部品で熱くなっているものがないか、手で触って確かめます。

ICの逆向き挿入や、回路の間違いがあると、過電流が流れることが多く、特に3端子レギュレータがすぐ熱くなるので触ればわかります。特に異常がなければ、おもむろに回路動作の確認に進みます。

回路の動作チェックは回路図の左側に描いた部分から順に確認していきます。これは回路図の信号の流れが左から右になっているからです。

このような動作チェックの時には、オシロスコープが万能とも言える力を発揮します。特に目に見えない信号がはっきりと目で確認できるわけですから、鬼に金棒とはこういうことでしょう。

特にデジタル回路では、タイミングの確認が必要ですので、オシロスコープが役に立ちます。こういう目的のためにもオシロスコープは2現象のものを用意したいものです。

まず最初に動作確認することは、デジタル回路なら、クロックの発振状態です。正常に設計値どおりの周波数で発振しているか、正常な出力電圧が出ているかなど、オシロスコープで観測して確認します。

動作確認が終了し、期待通りの機能が確認できたあとは、何をするのでしょうか。これで終わりではありません。回路動作のチェックという意味では終わりましたが、あと残るのは調整です。

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