JP3180715U - Learning materials that do not require soldering and can achieve component placement according to the circuit diagram - Google Patents
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Abstract
【課題】ブレッドボードを使わずに、半田作業が不要で、かつ、回路図通りの部品配置を実現できる電子回路の学習教材を提供する。
【解決手段】ピンソケット13の底面のピン間に、導電体をはめ込むことにより、ピンソケット間を接続し、電子部品をピンソケット13に差し込み、電子部品に対応した電子モジュールを使って回路図通りに配置し、ピンソケット間をジャンパー線で接続することにより、回路図通りのレイアウトと配線を実現する。
【選択図】図1An electronic circuit learning material that does not use a breadboard, does not require soldering work, and can realize component placement according to a circuit diagram.
By connecting a conductor between pins on the bottom surface of a pin socket 13, the pin sockets are connected, an electronic component is inserted into the pin socket 13, and an electronic module corresponding to the electronic component is used as shown in the circuit diagram. By connecting the pin sockets with jumper wires, the layout and wiring as shown in the circuit diagram is realized.
[Selection] Figure 1
Description
電子回路の実験、学習等に利用する電子部品の配線方式に関する。 The present invention relates to a wiring system for electronic components used for experiments and learning of electronic circuits.
科学力向上のために、種々電子部品を組み合わせた電子装置のキットが発売されている。
一方、教育を担うボランティアの人も増加している。しかし、電子装置の実験、学習するためには、半田作業が必要なケースが多く、工作に必要なやり直しがしにくい。また、回路図通りの位置に部品や、配線ができる方式が望まれている。現状は、内部で接続されている配線基板(以下ブレッドーボードという)が利用されている。ブレッドーボードは配線数が少ない利点は有るが、既に配線されている部分が目視ではわからず、また配線ルートや部品配置が限定され回路図通りではない。そのため学習者の発想力や、電子回路の学習を伸ばす安価で回路図通りの配置配線ができる学習教材が望まれている。In order to improve scientific ability, electronic device kits that combine various electronic components are on the market.
On the other hand, the number of volunteers responsible for education is also increasing. However, in order to experiment and learn electronic devices, there are many cases that require soldering work, and it is difficult to perform the rework necessary for work. In addition, there is a demand for a system in which components and wiring can be arranged at positions corresponding to the circuit diagram. Currently, a wiring board (hereinafter referred to as a breadboard) connected inside is used. The breadboard has the advantage that the number of wirings is small, but the already wired part cannot be visually confirmed, and the wiring route and component arrangement are limited and not as per the circuit diagram. For this reason, learning materials that can be arranged and wired according to the circuit diagram at low cost, which improve the creativity of the learner and the learning of the electronic circuit, are desired.
電子工作は、回路図と製作した回路の部品、配線レイアウトが一致していると、学習上理解し易くなる。回路を検討し、試行錯誤する上で配線を追う作業は思考が途切れ、新たな回路考案の支障となる。特許文献1「トランジスタの回路短時間習得学習用実験基板キット」が公開されているが、ソケットを事前に半田付けしておく必要があり、事前コストがかかる。特許文献2「電子回路学習用テンプレート」では、半田付けは不要の方式であるが、ブレッドボードを利用するため、回路図通りの配線にならない問題点があった。また、電子部品モジュール化して、配線無しで、回路を構成する方式もあるが、回路図と同じ電子部品の配置や配線になっていないことや、電子部品をブロックに入れ、半田配線をするため、高価であり、電子部品の種類も限定される。本方式は、電子部品を搭載した新たなモジュール化する方法を考案し、ブレッドボードを使わずに半田作業が不要で且つ、回路図通りの配線を実現する。
課題を列挙すると、1)回路の動作を簡単に理解できる、2)電子部品の機能を理解し易い、3)部品の変更が容易、さらには、信号測定のポイントがすぐわかる。
上記を実現すためには、1)回路図通りの部品配置と配線、2)電子部品のモジュール化、3)構成部品の入手が容易で安価、4)小箱にも収納可能な小型化
等々を実現する必要がある。Electronic work is easy to understand for learning if the circuit diagram matches the circuit components and wiring layout of the circuit. The task of examining the circuit and following the wiring in trial and error is disrupted in thinking and hinders the creation of a new circuit.
When the problems are listed, 1) the operation of the circuit can be easily understood, 2) the function of the electronic component is easy to understand, 3) the change of the component is easy, and the point of signal measurement can be easily understood.
In order to realize the above, 1) component arrangement and wiring according to the circuit diagram, 2) modularization of electronic components, 3) easy to obtain components and low cost, 4) downsizing that can be stored in a small box, etc. It is necessary to realize.
半田作業の不要化とモジュール化をするため、半田不要なピンソケットを利用し、電子部品をピンソケットにさし込む小さなカプセル方式とする。多数連結され安価に販売されているピンソケット13を切断し、ピンソケットのピン側で、導電体をはめ込み、渡り接続をする方法で実現可能とする。以下、ソケット側をソケットカプセル、電子部品を実装した全体を電子カプセルと呼ぶ。電子カプセルを、回路図通りに配置し、各電子カプセル間はジャンパー線で配線する。この場合、電子カプセルのソケットは、2ソケット〜4ソケット程度が接続されるのでジャンパー線をソケットに差し込むことにより、電子部品の接続が可能となる。2ソケットの場合は、ピンソケットのピンを折り曲げて対向するピンに接触させ接続する。In order to eliminate the need for soldering and modularization, a pin socket that does not require soldering is used, and a small capsule system that inserts electronic components into the pin socket is adopted. This method can be realized by a method in which a large number of
本方式によれば、電子部品を電子カプセルとしてモジュール化し、回路図通りの部品配置が可能となる。各電子カプセル間の接続は、ピンソケットの裏面で導電体により接続されたソケットを利用してジャンパー線で接続することにより半田付が不要で、電子回路通りの配線に好適な学習教材を提供できる。According to this method, the electronic component is modularized as an electronic capsule, and the components can be arranged according to the circuit diagram. The connection between each electronic capsule can be provided with a learning material suitable for wiring according to an electronic circuit by connecting with a jumper wire using a socket connected by a conductor on the back surface of the pin socket, and without soldering. .
図1に学習教材の電子部品の配置及び結線を示す。ここでは、小さな箱に入るメロディーICを使って音を出す電子回路(メロディーの小箱)を例に説明する。ユニバーサル基板11に配置した電子回路の実体配線図を示す。また、図2に学習教材の電子回路図を示す。本回路は、電池21を電源として、メロディーIC24の信号をトランジスタ26で増幅し、スピーカ27を駆動する回路例を示している。これら使用している部品をまとめて電子部品20と呼ぶ。図1と図2を対応させると、配置、接続関係が理解しやすい構成になっていることが分かる。本回路は基本形で、学習期待効果は、自ら発想し、変更したときに、どのような特性になるかを考えることにある。抵抗値を変更、発光ダイオードを逆接続したときの特性の変化等々は、回路図と、実際の実験装置が一致して、初めて考えるベースができる。ちなみに、発光ダイオードを逆接続しても、発光ダイードは光る特性となる。これは、メロディーの信号が矩形波のため、スピーカのコイルのエネルギーが回生され、逆向きに電流が流れることによる。実際に実配線を見ただけで思考できる程度に回路図と対応していることにより、原因の究明の思考が働くようになる。FIG. 1 shows the arrangement and connection of electronic parts of a learning material. Here, an electronic circuit that produces sound using a melody IC that fits in a small box (small melody box) will be described as an example. 2 is a schematic wiring diagram of an electronic circuit disposed on the
図3に3端子部品を電子ソケットに実装した外観例と底面の接続を示す。
図3−(1)にピンソケット13にトランジスタを挿した状態を示す。図3−(2)に裏面の接続状態を示す。上部と下部の各4つのピンに四角い導電体42(図4)を押し込んで接続し、中央のピンは、折り曲げ隣のピンと接続する。ピン間のピッチは、2.54mmなので、四角い導電体42は、厚さ0.3mm、一辺が3.5mmの正方形に切断したものをピンのエッジに押しつけることにより接続する。ピンソケット13のピン側に四角い導電体42をはめこめことによりピン間の接続を実現し、ジャンパー線14の接続用ソケットにも接続可能とする。寸法は、ピンの寸法に合わせて調整する。
図4に電子ソケットの製作方法を示す。ソケットカプセルの製作方法は、通常長いピンソケット13必要なソケット数で分割する。良く利用する図5のソケットカプセル(5−2)を例にした製作方法を説明する。導電体42は0.3mm厚さのものを使う。通常、導電体42は銅板を利用するので0.2mmでは、腰が弱く外れる可能性があるので注意深く製作する。次に製作手順の詳細を説明する。他の導電材料の場合は、接触状況により厚さを選択する。FIG. 3 shows an example of an external appearance in which a three-terminal component is mounted on an electronic socket, and connection of the bottom surface.
FIG. 3- (1) shows a state in which a transistor is inserted into the
FIG. 4 shows a method for manufacturing an electronic socket. In the method of manufacturing the socket capsule, the
(1)0.3mmの導電体41を短冊状に3.5mm幅で切断する。(2)ニッパ等で3.5mmの正方形になるように切取る。ソケットのピンのエッジと導電体42のエッジが食い込むように切る長さを調整する。
(3)(4)ピンセットを使い、4つのピンの間に斜めに導電体42を置く。(5)小型のマイナスドライバでピンの間に導電体42を押しつける。(6)4本のピンの内、1本を曲げて、導電体42が抜けないようにする。(7)中央のピンの片方の先端をわずかに切断、反対ピン側へ曲げてピン同士を接触させる。ここの方式によりピンのエッジと導電体42のエッジが押しつけ圧力により接触し、接続される。
その他のソケットカプセルも同様に製作する。導電体42の抜けを防ぎ、かつ接触信頼性を向上っせるため、導電体42で接続されたピンを同様に対向するピンへ曲げて接続することにより、信頼性を向上させることができる。(1) A 0.3
(3) (4) Using tweezers, the
Other socket capsules are manufactured in the same way. In order to prevent the
図5にソケットカプセルの接続例を示す。ソケットカプセルの接続モジュールの種類として、代表的なものを(3−1)〜(11−1)に示す。図5の(5−2)がトランジスタ26用ソケットカプセルの接続となる。抵抗25、コンデンサ23も同様に利用できる。但し接続箇所が少ない場合は、(3−1)も利用可能である。スイッチ22は(5−2)、電池21は、(11−1)を使用する。今回スピーカ27は各種あるが、小型の12φmmを使う場合は(6−1)を使用する。ソケットカプセルは接続を限定し、種類を少なくすることは、価格や電子部品の準備上も重要なファクタとなる。前述のメロディーの小箱では、(5−2)が6個、(5−3)が1個、(6−1)が1個、(11−1)が1個の4種類合計9個で実現可能である。
図6に各回路部品に対応した電子ソケットの一例を示す。ピンソケット13の表裏位置関係が分かり易いように、部品実装の上面のソケット側と底面のピン側の接続の両方を重ねて表示した図である。
左側3種類が3端子の電子部品、右側3種類が2端子の電子部品の例である。コンデンサ23、メロディーIC24、抵抗26、トランジスタ26をそれぞれソケットカプセルに挿入し、電子カプセルを製作する。電池21や、スイッ22チもソケットカプセルにさし込みモジュール化する。これらは全て、ソケットカプセル図5の(5−2)を使用する。FIG. 5 shows a connection example of the socket capsule. Typical types of socket capsule connection modules are shown in (3-1) to (11-1). (5-2) in FIG. 5 is the connection of the socket capsule for the
FIG. 6 shows an example of an electronic socket corresponding to each circuit component. It is the figure which displayed by overlapping both the connection of the socket side of the upper surface of component mounting, and the pin side of a bottom face so that the front-and-back positional relationship of the
The left three types are examples of three-terminal electronic components, and the right three types are examples of two-terminal electronic components.
部品の配置は、回路図通りになるように配置する。この場合、位置決め、変更が可能なように2.54mmピッチで穴の空いたユニバーサル基板11を利用する。ピンを基板のスルーホールに挿して位置を固定する。回路図に合わせて上下を電源関係とし、電子カプセルを配置する。この場合、トランジスタ26や、メロディーIC24は、回路図に表示される端子の位置と実際の端子位置が異なっている。回路図では通常上からコレクタ(C)、ベース(B)、エミッタ(E)がとなるが、実際の部品ではベース(B)、コレクタ(C)、エミッタ(E)の順になる。この違いを明確にするため、電子カプセルの側面に、接続図シート44で、ソケットピンの接続関係と、B,C,Eの位置を明示して分かり易くする方式とする。電子カプセルには、図3の接続図シート44を電子カプセルの側面に貼りつけ分かりやすくする。The parts are arranged as shown in the circuit diagram. In this case, the
さらに進めた方式として図7にソケットピンの溝を前もって切り抜いた導電体71の例を示す。導電体71の加工工数は増えるが、前もって、ピンの寸法に合わせて導電体をカットしておくことにより、接触信頼性を高め、導電体71がピンから抜けにくくする効果がある。
図7−(1)に加工導電体71のカット状態を、図7−(2)に加工導電体71をピンにはめ込んだ状態を示す。この場合も同様に、ピンを曲げて、さらに接触信頼性を高め、抜けにくくする効果は前述と同様である。
図8にピン寸法に合わせて穴をあけ、はめ込み方式にした場合を示す。導電体にピンの寸法に合わせて穴を空け、ピンを差し込んで、ピン間の接続をする。この場合も2ピン間の接続、4ピン間の接続用の穴あけ型導電体81を準備し、ピンにははめて押し込むことにより接続する。穴あけ型導電体81は4ピン間の接続の例を示している。接続するピンの数により、穴の個数を変えることも可能である。As an advanced method, FIG. 7 shows an example of the
FIG. 7- (1) shows a cut state of the processed
FIG. 8 shows a case where a hole is made in accordance with the pin size and the fitting method is used. Make holes in the conductor according to the dimensions of the pins, insert the pins, and connect the pins. Also in this case, a holed
本方式を工業的な量産効率を考慮した場合を、図9のソケット付き接続基板をはめ込方式に示す。
この場合は、絶縁基板の上の接続モードを形成しておき、各モードにピンを差し込むソケットを埋め込む。電子部品の接続に対応した基板を選択して、ピンに差し込むことにより自由な接続が可能となる。図9−(1)はピン4個(ソケット型導電体91)とピン2個(ソケット型導電体92)の組み合わせの例を示す。図9−(2)に、1枚の絶基板の上によく使われる接続パターンを形成し、利用した例を示す。この方式によれば、前述のトランジスタやICのピン配置が回路図と異なる場合でも、接続モードをいれかえる事により、回路図通りの配線が可能となる。The case where the present mass production efficiency is taken into account is shown in FIG.
In this case, a connection mode on the insulating substrate is formed, and a socket into which a pin is inserted is embedded in each mode. Free connection is possible by selecting a board corresponding to the connection of the electronic component and inserting it into the pin. FIG. 9- (1) shows an example of a combination of four pins (socket-type conductor 91) and two pins (socket-type conductor 92). FIG. 9- (2) shows an example in which a connection pattern often used is formed on a single substrate and used. According to this method, even if the pin arrangement of the transistor or IC is different from that of the circuit diagram, wiring according to the circuit diagram is possible by changing the connection mode.
11:ユニバーサル基板
12:グリッド上に配置されたメッシュ状のスルーホール
13:ピンソケット
14:ジャンパー線
20:電子部品の総称
21〜28:各電子部品
41:導電体
42:切断した導電体
43:ピンソケットの底面側のピン
44:接続図シート
61:3端子ICの電子カプセル
62:3端子トランジスタの電子カプセル
63:3端子スイッチの電子カプセル
64:2端子抵抗の電子カプセル
65:2端子コンデンサの電子カプセル
66:2端子発光ダイオードの電子カプセル
71:加工導電体
81:穴あけ型導電体
91:ソケット型導電体(4点接続)
92:ソケット型導電体(2点接続)11: Universal board 12: Mesh-like through
92: Socket-type conductor (two-point connection)
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