ラズパイの疑問-なんでショートさせたらだめなの？-

荷物整理してたら、昔子どもがパソコン教室やら科学教室やらでもらってきたArduinoやらRaspberry piやらが出てきました。

昔のラズパイ。もう今はあんまり流行りじゃないのかな？

出始めの頃は流行ってましたね。
ラズパイの記事はネットにたくさん落ちてます。

ラズパイを簡単に説明すると、手のひらサイズの基板な外見ですが、USBのキーボードとマウスと電源をつけて、テレビをモニタ代わりにHDMIで繋げば立派なパソコンになる代物です(ただしOSはwindowsではありません)。
GPIOという外部入出力用のピン端子が付いていて、pythonやスクラッチなどで簡単なスクリプトを書かせてLチカさせる…というのが初歩の使い方です。
(本当は色々な使い方があるのですが、単発のパソコン教室にいった程度の子どもではまあこんなもんで、すぐに飽きられてしまいました😛)

これ。
GPIOのピンアサインを入力出力変えられるのはいいんですが、細かいこともあって子どもにやらせると誤配線が怖くて。
ついつい語気強めに「配線間違えるとショートして壊れるかもしれないから気をつけてね」と言ってしまうのですが。

そうすると不器用なうちの子は「なんで絶対間違えたらダメなの💢なんで壊れるの💢」と不機嫌になっていました。

なんで誤配線すると壊れるかもしれないのか。

ラズパイGPIOは3.3Vの電圧を入力または出力できるようになっています。3.3Vというのはおおよそ単三電池の2個直列つなぎ(1.5V×2=3V)と同じぐらいです。

ブレッドボードにつないだGPIOの端子。3.3Vとか5Vとか書いてあるところは常に乾電池数個直列つなぎのプラス側と同じ状態。GNDとあるところは常に乾電池のマイナス状態。それ以外は設定次第でプラスにもマイナスにもなる。

ところで、乾電池に豆電球も抵抗もなく電線で直接プラスマイナスをつなぐと破裂するからダメと子どもたちは習っています。電流がたくさん流れすぎてしまうから弱い部分が発熱して、溶けてしまうことでさらに急激に発熱・内部でガスが発生し破裂に至る…

まあラズパイは電池と違って発熱してもガスは出ないけど、電流がたくさん流れると弱いところが発熱するのは同じで、温度が上がりすぎると電子部品の中でも弱いものや弱いところから熱変形したりして最悪壊れます。というわけで3.3V端子、出力設定にしてるGPIO端子、GND端子の直結はマズイ。直結する気はなくても、お隣とかと間違ってそうなっちゃったらマズイ。あとは設定間違えたりしてたらマズイ。というわけです。

ブレッドボードでもそうですが、ピン端子に直接ジャンパ線つけたりするときとか特に間違えたり、ピンの先が触っちゃったりするので注意です。
とはいえ、実はちょっと触れるぐらいは、すぐ切り離せば大丈夫です(実績あり…)

ちなみに、回路上に抵抗とかが挟まってればいいかというと、そうでもなくて。実は抵抗って色々あって、電気工作に使うやつだと0Ωに限りなく近いのから数10キロΩぐらいのまであります。抵抗が0に近いほど電流が流れます。一般的に、電気の部品って「電流どこまでなら流しても壊れないよ」という値があって、それ以上の場合は壊れるかもしれません(こういうのはあらかじめメーカーが試験したりして調べてあって、取説とかに書いてあります)ので、あんまり抵抗値が低いと危ないかもしれない。でも抵抗が大きすぎても電圧が足りなくなって目的の機能が果たせなくなるからダメ…というわけでパソコン教室の先生たちが「ちょうどいい」抵抗をあらかじめ選んで子どもたちに用意してあげてるわけです。

この辺の計算の仕方もネットにたくさん落ちてるのでググればなんでも出てきますが、機会があれば記事にします。

ここまで読んでくださり、ありがとうございました。