[回路の設計開発特集] 鉛筆オルガンの解説1 — IC555の不思議 —

コンピュータメディア工学科は、情報工学を学び!
自分のアイディアをソフトウェアとハードウェアを融合した新しいカタチを実現する学科です。
それゆえ、プログラミングなどのソフトウェアを学ぶと同時に、電気回路電子回路などのハードウェアも学びます。

具体的には、1年生で数学や物理の基礎を学び、
2年生で電気回路や電子回路などの電気電子系の回路計を専門分野の基礎として習得します。
3年生から研究室に仮配属して先輩と一緒に学ぶことで早期から専門性を高め、『画像・音響・情報分野』『通信・ネットワーク分野』『計測・制御・知能分野』、そしてそれらを統合する『ティジタルメディア創成分野』の各専門分野の実践力を身につけ、4年生での就職・進学につなげていきます。
 コンピュータメディア工学科の特徴は1年生では物理学実験、2年生ではコンピュータメディア工学実験13年生ではコンピュータメディア工学実験2、そして4年生では卒業研究など各講義と実験・実習と実施される東京理科大学の前身の東京物理学校の伝統のDNAを受け継いでいます。

今回は、茅野市こどもまつりコンピュータメディア工学概論、さらにはオープンキャンパスなど実施した電気・電子工作の鉛筆オルガンの回路設計や動作の原理・仕組みを解説してほしい!という高校生や市民の方からE-mailを頂きましたので、特集を組みたいと思います!



[関連ページ]
[6/1茅野市こどもまつり1] 電気電子工作・えんぴつオルガンとは
 https://www.cs.sus.ac.jp/info/info_gakka/20140509_1/
[6/1茅野市こどもまつり2] 電気電子工作・えんぴつオルガンの回路製作
 https://www.cs.sus.ac.jp/info/info_gakka/20140510_1/
茅野市こどもまつりin永明小学校
 https://www.cs.sus.ac.jp/info/info_event/20140601_3/


まずは、鉛筆オルガンに使われているIC555が生まれた歴史! すべてのモノには開発者と歴史があるんです。
IC555は、ハンス・カーメンチント(Hans R Camenzind、現在のフリップス社の半導体設計者)氏が設計開発したICで、Hans Camenzind氏は他にも150種類以上もの素晴らしいICを設計しています。その中でも1971年に開発されたIC555がもっと素晴らしく電子回路や電気回路を設計する人にとって、このIC555を知らないのはいないぐらい有名です。

そしてなによりも、2012年8月8日にHans Camenzind氏は惜しまれつつ他界しますが、IC555は1975年以来変わらず製造され、時代の変化とともに消えてなくなっていく半導体が多い中でも、IC555は常にベストセラーとして現在も売れ続けています。私たち技術者・研究者も長く愛されるものを作りたいですね。

またHans Camenzind氏は、直流の生みの親・トーマス・アルバ・エジソン(Thomas Alva Edison)と対抗した、交流の生みの親・ニコラ・テスラ(Nikola Tesla)の熱心な研究者でも有名でたくさん講演しており、そのインタビューが YouTubeに残っており、Hans Camenzind氏の開発秘話などを直に聞くことができます。
やっぱりディジタル技術って素晴らしいですね。
     Hans Camenzind氏のインタビュー:
         http://www.youtube.com/watch?v=j3vpu67uu28
         http://www.youtube.com/watch?v=4rRf1V70eHE
     Hans Camenzind氏の書著: 半導体の基礎はすべてここにあります
         http://www.designinganalogchips.com/



特集ページとして、回路の設計開発特集として鉛筆オルガンについて3回に分け説明したいと思います。
まず1回目は図はタイマーIC555の中身がどうなっているかです。
IC555_1
R1、R2、R3は抵抗を表します。理科で習いましたよね。
ちなみに・・・抵抗をRで表すのは、resistanceの頭文字Rから来ています。
電圧Eは electromotive force、電流Iは intensity of electric currentです。
ここで、すべて等しい抵抗値とすれば電源電圧を3等分されますよね.
他の素子の説明は以下の通りです。

[比較器1の働き]
比較器1は2番ピンの電圧とV1の電圧を比較するのが仕事です。具体的には。。。2番ピンの電圧よりもV1の方が大きければ、比較器1の出力は「H」、低ければ「L」と次の記憶素子に教えます。

[比較器2の働き]
比較器2は6番ピンとV2の電圧を比較するのが仕事です。具体的には。。。6番ピンの電圧よりもV2の方が大きければ、比較器2の出力は「H」、低ければ「L」と次の記憶素子に教えます。




[記憶素子の働き]

入力SとRの組み合わせで出力QとQバーを変化させるのが仕事です。具体的には。。。
Sが「L」でRが「H」の場合,出力Qは「L」,Qバーは「H」
Sが「H」でRが「L」の場合,出力Qは「H」でQバーは「L」
Sが「L」でRが「L」の場合は,出力Qは「前の値を保持」となります。

[スイッチの働き]
Qバーの出力が「L」の場合OFF。
Qバーの出力が「H」の場合ONとなります。


次回は、それらの素子がどのような仕組みで動くのかを解説したいと思います。
またコンピュータメディア工学科に入学すれば、自分のアイディアを、ソフトウェアとハードウェアを使ってカタチにできるようになります。



[関連ページ]
9月オープンキャンパス・平田先生と河合先生の体験講座の様子

 https://www.cs.sus.ac.jp/info/info_event/20140907_3/
 https://www.cs.sus.ac.jp/info/info_event/20140911_1/
9月オープンキャンパス・研究室公開の様子
   https://www.cs.sus.ac.jp/info/info_event/20140912_1/
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8月オープンキャンパス・田邉先生の体験講座の様子
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 https://www.cs.sus.ac.jp/info/info_event/20140814_1/
 https://www.cs.sus.ac.jp/info/info_event/20140822_1/
7月オープンキャンパス・清水先生と市川先生の体験講座の様子
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   https://www.cs.sus.ac.jp/info/info_event/20140720_4/ 
7月オープンキャンパス・研究室公開の様子
 https://www.cs.sus.ac.jp/info/info_event/20140721_1/
 https://www.cs.sus.ac.jp/info/info_event/20140722_1/
6月オープンキャンパス・相原先生の体験講座の様子
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6月オープンキャンパス・研究室公開の様子
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