【回路初心者必見】ブラウザ上で使える回路シミュレータTinkercadを使った理科実験!

エレキ関連
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電気回路について勉強してみたいけどやっぱりモノを買うのは結構ハードルが高いですよね。

なんの部品を購入したらいいのか?

失敗したらまた書い直しになるのか?

ソフトであれば基本的にPC上だけですみますからね。

そこでブラウザ上で回路実験ができるシミュレータを紹介します!

 

はてなくん
はてなくん

回路の勉強を初めてみたいけど最初から部品をかったりするのは怖いな。

PCだけで楽しめる回路勉強法はないかな?

エレキ旦那
エレキ旦那

そうだよね

何が必要なのかも分からないし、不安だよね。

THINKERCADってゆうブラウザ上で楽しめる回路シミュレータがあるから紹介するね!

 

Tinkercadについて

”Tinkercad”はAutodesk社が提供しているソフトで3DCADモデリングと回路設計が行えるプラットフォームになります。

 

主な特徴

Webブラウザ上で利用可能(インストール不要)

3DCADソフトや回路設計ソフトは数多くありますが、Webブラウザ上でできるのは少ないです。

インターネット環境があればどこでも利用することができ、家庭や学校で異なる環境でも共有できます。

 

直感的な簡単操作(初心者の第一歩に最適)

3DCADや回路設計は専門的な知識がなければ難しいという風に考えている方が多いと思いますが、このTinkercadはそんなことありません。非常に直感的に操作でき、初めてCADを使ってみる方にはピッタリです。

ポップな部品が表示されていて、まずはそれを配置して触ってみるだけでなんとなく操作がわかってきます!

 

Arduinoのプログラミング込みで回路シミュレーションを実装可能

ArduinoというコンピュータはLEDやモータの出力、センサの入力をプログラムで動かすことができます。このTinkercadではArduinoに実装するプログラムを入れることで入出力信号を作ることができます。この中ではLEDを制御する信号を1秒ごとにON/OFFするようプログラムしました。

 

無料で使用可能

ユーザ登録するだけで、3DCADも回路シミュレータも使用することができます!

回路などは実際に部品を組み立てて作る楽しみもありますが、どうしてもお金がかかってしまいます。

一度無料のシミュレータ使って体験してから実物で試すのもアリかもしれません。

 

LED点灯回路を実装してみよう!

まずは、LEDを点灯してみましょう!

プログラミングでいうとこの”Hello World”的な始めの一歩です!

このLEDを点灯するための回路はこちらで細かく説明しているので回路の中身を詳しく知りたい方はぜひ。

LTspiceでは電気の流れを波形で確認することができます。

一方、TinkercadではLEDの点灯を画面上で点灯して確認できるのでより直感的にイメージできます。

 

まず、Tinkercadのサイトでユーザー登録を行ってください。登録料金や使用料はかからないので安心してください。

Tinkercad | From mind to design in minutes
Tinkercad is a free, easy-to-use app for 3D design, electronics, and coding.

ユーザー登録については割愛します。

  

サインインするとこのような画面が表示されます。

 

今回は回路シミュレータを使用するので、左側のツールバーから”Circuits”を選択します。

これまでに作成した回路が表示されます。

新規で作成する場合は”新しい回路を作成”をクリックします。

回路作成画面はこのように”部品配置エリア”と”部品選択”からなっています。

必要な部品を右側の部品選択バーから選び、配置エリアにドラッグします。

 

今回はLEDを点滅させる回路を作成します。

こちらは以前説明したLTspiceという回路シミュレータ(波形を確認するのに最適)

 

必要な部品を選んで取り出しました。

  • Arduino(コンピュータボード:電源、信号)
  • ブレッドボード(基板の代替)
  • 抵抗(1kΩ × 3ヶ)
  • LED
  • NPNトランジスタ

部品の接続は、各端子を選択してマウスを移動するとワイヤがひかれます。

各ワイヤは色を選択できるので電源や信号線で配色を変えましょう!

部品は回路図にしたがって配置していきます。

部品配置に正解不正解はないので見やすいように配置しましょう。

ブレッドボードは”+”、”ー”だけ横一線で通電しており、中の穴は縦一線(5ヶ)で通電しています。

部品配置を終えたら回路図に従い配線を行います。

トランジスタやLEDは各端子に役割(極性)があるので間違えないようにしましょう。マウスを端子に当てると表示が出るのでチェック!

ここまでで回路としては完成です!

 

次にArduinoのコード(プログラム)を作成しましょう!

部品選択バーの上部にある”コード”を選択します。

コードの書き方には、日本語のブロックで作成する”ブロック(ビジュアルコード)”とArduino言語で作成する”テキスト”があります

ブロックを選択した場合は、命令の書かれたブロックを選択して右枠内でブロックを繋ぎプログラムを作成していきます。

今回は「ピン13の出力を1秒おきに”高”、”低”切り替える」プログラムにしています。

これによって、回路上のトランジスタがスイッチしてLEDが点滅します。

 

こちらはコードの書き方を”テキスト”にした場合です。

英語のようなプログラム言語を自分で書いていき動作を作成していきます。

内容はさきほどのブロックと同じでピン13を1秒おきに切り替えているだけです。

 

回路が完成し、コードを作成したらシミュレーションをしてみましょう!

”コード”の右側にある「シミュレーションを開始」をクリックします。

LEDが1秒おきに点滅していることが分かります。

左上の数字はピン13の電圧を示しており、こちらも1秒おきに切り替わっていることが分かります。

 

Tinkercadを使ったLED点滅シミュレータの説明は以上になります。

回路の実験がここまで可視化されたら面白いですよね?

そして動くことが確認できたのでぜひ次は実際に部品を使って現実で遊んでみてください。

実機で確認してみた!

最後にここまで行ってきたシミュレーションが実機でも動かせるかどうか確認してみました!

Arduinoのコードは先ほど書いたテキストをそのままコピーして使います。

回路もシミュレーションと同じように組み、実装しました。

結果はシミュレーションと全く同じように1秒おきにLEDが点滅しました!

 

まとめ

回路設計と聞くと難しそうだったり、部品の入手が大変そうなイメージがあるかもしれませんが最近はWeb上でのシミュレータでもこのような直感的な実験ができます。

Tinkercadで楽しさを味わってから実機の世界に入ってみてください!

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