我的科學實務課：運用配線、接電、焊錫完成11款電子作品

電子勞作沒有你想的那麼困難！
讓專家帶你敲開電子學大門
連孩童與新手也能輕鬆製作的電子勞作

或許有些人一聽到「電子」、「迴路」這些詞語就會感到抗拒，
不過不用害怕，要做的事只有接上電線而已。
大家小時候都曾經把燈泡接上乾電池讓它發光吧！
這就是最簡單且最基礎的迴路，電子勞作的第一步就是這個。

本書就是利用這樣的電子迴路，搭配日常生活中可用到的情境，作出充滿創意的作品。
就算是完全不懂電子學的人，也可以跟著內容，一步步做出自己的作品。
而在製作的途中，也許就會引發孩子對於電子機械領域的興趣，進而深入研究電子領域。

在最後一部分，還在電子迴路中加入微電腦，讓單純的電子勞作變得更加豐富。
就從接線開始，踏進超有趣的電子學世界吧！

●微電腦是什麼？

「樹莓派（Raspberry Pi）」與「Arduino」等單板小型電腦的總稱，在此稱之為微電腦。以前提到電腦，會想到巨大的計算機，在機架裡有磁帶旋轉，不過這是幾十年前的事了。現在的微電腦變得更小，可以單手拿取，可見技術的發展有多麼驚人。
本書舉出了微電腦之中最多人使用的樹莓派與Arduino。今後想必也會繼續開發出變化豐富的微電腦，可以控制各種外部的輸入及輸出。因為微電腦各具特色，不妨按照用途挑選，或詳細調查功能，徹底使用微電腦吧！

●製作外盒的訣竅

提到電子勞作，雖是使用電子零件組裝具有功能的迴路，不過如何使用製作的作品，也是應該思考的一項重要要素。因此，配合用途的設計也很重要，這將會使勞作的形狀、尺寸和使用素材大為不同。如果學會材料的知識與加工技術，不只電子勞作，也能應用在各種勞作上。

厚紙板、瓦楞紙
身邊容易加工的材料。可以用剪刀或美工刀切割或剪開，用漿糊等黏著劑、雙面膠或透明膠帶接合。只要將電路板或電池盒用雙面膠貼住，就能完成裝置的底部，做成箱型還能保護裝置。

木工
或許電子勞作不會讓人聯想到木工，不過在喇叭箱體等音質方面也是常用的素材。另外，用來呈現復古風格時，也很有氣氛。

塑膠、壓克力
可以使用既有的塑膠盒，加工壓克力板製作獨創的盒子也不錯。尤其，使用2片壓克力板，將墊圈放入中間，用螺絲鎖住的三明治型盒子，十分具有獨創性。加工地方也很少，十分方便，成品也相當美觀喔。

鋁盒
既有的鋁盒種類豐富齊全，非常方便。和塑膠板同樣可以打洞加工。

伊藤尚未（Ito Naomi）

筑波大學在學期間成為第3屆Omni Art Contest最優秀獎最年輕的得主。1987年以個展「展開」為開端，發表各種作品，1993年獲頒名古屋國際科技藝術特展ARTEC' 93大獎等眾多國際獎項。在1990年代，從幾何學的物件作品，逐漸轉變為伴隨動作、光、聲音的作品，確立了現在融合藝術性與科學性的作品風格。活用電子迴路技術與勞作技術，自2001年起在《兒童的科學》雜誌開始電子勞作的連載。2010年自立門戶成為自由媒體藝術工作者。除了開設電子勞作與手作玩具的體驗工坊，也在大學和補習班擔任講師。著有《電子工作大図鑑》、《LED工作テクニック》、《子供の科学★サイエンスブックス よくわかる電気のしくみ》（皆為誠文堂新光社）、實驗設計的套組《光と色であそぶLED実験．工作キット》（誠文堂新光社）等作品。

審訂　陳柏宏

日本東京大學電機工學博士（2012）
國立交通大學電子研究所副教授（2016〜）
國立交通大學電子研究所助理教授（2012〜2016）
美國加州大學柏克萊分校訪問學者（2011）

2　前言
6　需要的器具
8　需要的零件
12　關於本書的標示
14　注意事項

第1章　接電

16　讓燈泡發亮
18　讓LED發光
21　作品No.01　LED檢測器
22　轉動馬達
24　各種接電方式
28　專欄　練習焊接

第2章　使用電子零件

30　何謂電子零件？
32　使用電阻器
36　使用電晶體
40　使用電容器
44　使用線圈
46　使用感測器
50　使用開關
53　各種零件
54　專欄　電子零件的取得方式

第3章　組裝迴路

56　何謂電子迴路？
58　組裝振盪迴路
63　組裝增幅迴路
66　組裝計時迴路
68　組裝調諧迴路
72　各種迴路
76　專欄　如何看懂迴路圖？

第4章　製作裝置

78　電子勞作能做的事
80　作品No.02　感應燈
84　作品No.03　人體發聲器
87　作品No.04　迷你收音機
90　作品No.05　聲控風扇
93　作品No.06　光影交替發聲器
96　作品No.07　電容式計時器
99　作品No.08　RGB顯影儀
102　作品No.09　歐咿警報器
105　作品No.10　燈飾立體透視模型
108　作品No.11　線條追蹤器
114　裝置不動時怎麼辦？
116　專欄　測試儀的用法

第5章　設計迴路

118　思考獨創勞作之前
120　製作獨創勞作的過程
130　專欄　挑戰印刷電路板

第6章　使用微電腦

132　微電腦與電子勞作
134　樹莓派是什麼？
136　利用樹莓派讓LED發光
138　利用樹莓派讓LED閃爍
140　經由樹莓派使用感測器
142　Arduino是什麼？
144　利用Arduino讓LED發光
148　利用PWM對LED調光
150　經由Arduino使用感測器
152　專欄　製作外盒的訣竅

156　電子零件記號
157　關於工具的保養
158　索引

 

【前言】
大家容易以為電子勞作很難上手。的確計算電流或挑選零件等，有些部分比較困難，而焊接等技術性作業也需要訓練與熟悉。一想到這些事就無法打包票：「電子勞作非常簡單！」
然而一一分解、邏輯思考並不算困難。電流的數值只要按照歐姆定律就能算出；如果了解閱讀零件說明書的重點，就會知道如何挑選。至於焊接就連孩童也只要幾分鐘就能掌握訣竅。

想必許多人都曾經把燈泡接上乾電池讓它發光，電子勞作的第一步就是這個。這是非常簡單的迴路。或許有些讀者一聽到「電子」、「迴路」這些詞語就會感到抗拒，不過不用害怕，要做的事只有接上電線而已。

拿起本書翻閱的人，想必對電子勞作多少有點興趣。雖然書名是「完全指南」，但並不是指網羅了世上所有的電子勞作，而是讓孩童與新手也能學會享受電子勞作的知識與技術，以完全指導所有人為目標。本書的架構是從安裝燈泡開始，一邊實驗一邊理解各種迴路的機制，利用微電腦撰寫程式的基本等，然後製作裝置進一步應用。
雖然勞作是基礎，但是可以進一步應用、活用於其他方面或朝高精度化發展，而連接微電腦還可以串起物聯網。

家電、交通、廣播、娛樂等方面所運用的尖端技術的基礎就是電子勞作。如果沒有開發電晶體等半導體，就無法形成現代社會。
每一項電子產品中所用的電子迴路都非常複雜，不過當成個人嗜好享受的電子勞作還是簡單一點比較好。實際嘗試製作，順利啟動時會有一種無法從其他勞作獲得的感動。獲得這種感動，又激發其他點子，一想到現代社會中有用的電子產品與系統，是否就能看見超出個人嗜好程度的未來？
首先開頭並非「學習」，我認為若能開心地做實驗與勞作，一定會在不知不覺間學會知識與技術。

我經常一邊製作電子勞作作品，一邊在體驗工坊與孩童接觸。學校課程都是照著教科書，沒有機會自由地製作東西。如果不增加實際自己動手做東西的機會，或許就無法體驗做東西的樂趣、由此產生的全新點子，以及失敗時的懊悔或思考改善方法。
電子勞作總免不了失敗，即使想製作構思的裝置，若要完整地實現，大多需要相當的知識與技術。辛苦一番卻仍失敗，或許有人覺得如果要花好幾天去做一台收音機，不如去均一價商店購買還比較快，不過我認為在製作過程中，有著能讓人成長的重要經驗。我希望讓現在的孩子來體驗，而這也是大人會著迷、充滿魅力的業餘愛好世界。

「想要做些有趣的東西」的人，本書若能對各位有些助益，將是我最開心的事。