Arduinoを用いてタクトスイッチを１回押すと12VDCファンが１分間のみ駆動するプログラムと回路が作りたいです。

### 前提・実現したいこと

卒業研究の制作物の駆動システムの一部としてArduinoを用いて12VDCファンを１分間のみ駆動するプログラム（押してない時は駆動しない）と回路を構築したいです。単３乾電池８本を直列につないで12VDCファンの電源を供給しています。Arduinoを用いて制御するためトランジスタ（2SC1815Y）を用いて電流を増幅する必要があり、そのスイッチング回路の実装に苦戦しています。データシートより使用するトランジスタのhFEを200とし、使用するファンは12Vの電源をつないだときの電力が1.20Wのため、この時0.1Aの電流が流れます。そのためベースに流れる電流は0.1/200=0.00005A(0.5mA)となります。そこから各部分の抵抗値を計算する必要があるのですが、初めて回路を組むのでそこからの計算方法と実装した回路のどこが間違っているかがわかりません。構築した回路図の写真と組んだプログラムは以下のようになっております。ファンは電源を繋げば当然駆動するのですが、タクトスイッチを押しても全く制御できません。何か回路図やプログラムなどで不明な点、おかしな点、アドバイスがございました、どうぞよろしくお願い致します。

int fan = 13;
int buttonpin = 7;

void setup() {
pinMode(fan, OUTPUT);
pinMode(buttonpin, INPUT_PULLUP);
Serial.begin(9600);
}

void loop() {
int d_val;
d_val = digitalRead(buttonpin);
if (d_val == HIGH) {
digitalWrite(fan, HIGH);
delay(60000);
digitalWrite(fan, LOW);

}

else {
digitalWrite(fan, LOW);
}
delay(100);
}

発生している問題・エラーメッセージ

エラーメッセージ

該当のソースコード

ソースコード

試したこと

ここに問題に対して試したことを記載してください。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

ここにより詳細な情報を記載してください。

y_waiwai

2021/02/02 22:08

まずは手書きでいいから、回路図を書きましょうそして、現状どういうふうに動作してるんでしょうか。回りっぱなしになるのかな？そこらへん詳しく説明しましょう

行動規範の内容に同意します

回答3件

実体配線図/現物写真は「回路図」とは違うものです。くれぐれも「研究」の発表資料に回路図と称してそんな写真を貼ることのありませんように。私が査読するとしたらそんなことをやった時点でrejectします。

ブレッドボードは、その写真のものであればa-b-c-d-e、f-g-h-i-jはそれぞれ繋がっていますがeとfの間は繋がっていません。そこが繋がっていることを期待している気配もありますが...そこが繋がっていたとしたら、スイッチを押すと電源がショートするというとんでもないことになるので、そもそもどうしたかったのか疑問です。やはり、「回路図」を書いて、ちゃんと動くか机上検討したうえでそれを元に配線を行って下さい。

トランジスタの電極は、2SC1815の場合は印刷面から見て左からECBです。

モーターの電流は、平均値が0.1Aだったとしても瞬時値は0～数百ミリAで変化しています。Icの「絶対最大定格」150mAの2SC1815は壊れる可能性が高いです。かわいそうなので使わないでやって下さい。スイッチングのトランジスタは少なくともIc500mA、できれば1A以上のものにしておいたほうが安全かと思います。
あと、モーターには並列に逆起電力をダンプするダイオードかコンデンサをつけておきましょう。

そのためベースに流れる電流は0.1/200=0.00005A(0.5mA)となります。

コレクタに流せる電流は、単純化して考えればIb x HFE以下です。スイッチング用途であればIbは多めに流しておけばよいです。確実に100mAを流したいのであれば、0.5mA「以上」をベースに流せばいいという話。しかし、先程の話にもなりますが、モーターの電流は瞬時値としてはもっと流れます。それを流し切るだけのベース電流を流してやりましょう。なお、ベース抵抗に2Wの抵抗ってのは...たまたまあったものを使っただけ、とかですか?

もし、一枚目の写真の下側電源ラインの左端/右端がそれぞれファン/ファン電源(あるいはその逆)であれば、この回路はファンと電源が繋がっているだけで、マイコンによる制御は介在せず、ファン電源を入れればファンが回る、それだけのものです。