簡易静電気メーター

概要

簡易静電気メーターは、近づけた物体が帯びている静電気の極性と強さを正負それぞれ5段階のレベルで表示する、簡易式の測定器です。静電気の実験や教育に使用することができます。

仕組み

MOS-FETのゲートをオープンにすると静電気に反応する性質を利用しています。

1. アンテナが帯電することで MOS-FET のゲートに電荷が流入し、ドレイン-ソース間に電流が流れます。
2. 直列接続されたダイオードの順方向電圧降下により、帯電のレベルに応じてトランジスタがオンになり、LED が光ります。

購入

BOOTH にて販売予定です。

rev.0.1 と rev.0.2 の違い

• 感度ボリューム (RV1) の回転方向が逆になっています。
• アンテナ部分のシルクの印刷が異なります。
• それ以外はほぼ同じです。

キット版の組み立て手順

キット版は表面実装部品のはんだ付けが必要です。部品の袋またはテープに記載された部品番号と、基板上のシルク (白い文字) を照らし合わせて、正しい位置にはんだ付けしてください。部品の背の低い順に実装すると作業しやすいと思います。

⚠️ MOS-FET、トランジスタ、LED などは、異なる定数のものが混ざると区別がつかなくなりますので、1種類ずつ袋から出して実装してください。

1. 抵抗 (R1-R21)

   • 向きの区別はありません。

2. LED (D11-20)

   • 見にくいですが、マーキングのある方がカソードです。

3. ダイオード (D1-10)

   • テープの穴の開いている側がカソードです。

     • ⚠️ チップに刻印されている帯は非常に見にくく、一度テープから出すと極性が分からなくなります。テープから直接ピンセットでつまんでください。

       

4. MOS-FET (Q1-2)

5. トランジスタ (Q3-Q12)

6. CR2032ホルダ (裏面)

   • 右側がプラスです。

7. タクトスイッチ (SW2)

   • 向きの区別はありません。

8. 半固定抵抗 (RV1-2)

   • 部品に105の刻印がある方がRV1、504の刻印がある方がRV2です。
   • 刻印がある面を基板の上側にします。

9. スライドスイッチ (SW1)

   • 向きの区別はありません。

10. スペーサー

    • 基板の下部の穴にねじ止めしてください。

表面実装部品のはんだ付けの方法は こちらのサイト などが参考になると思います。

調整

初めて使う前に調整が必要です。

1. 電源スイッチ (SW1) をオンにします。
2. リセットスイッチ (SW2) を押したままにします。
3. 感度ボリューム (RV1) を回して、レベルを最大にします。
4. バランスボリューム (RV2) を回して正負のレベルのバランスを合わせます。
5. 感度ボリューム (RV1) を回して、レベルを最小 (両方の LED が 1 つだけ点灯した状態) にします。
6. リセットスイッチ (SW2) を離します。

使用方法

1. 電源スイッチ (SW1) をオンにして使用します。
2. リセットスイッチ (SW2) を押してレベルをリセットします。
   • このとき、基板上の部品や配線に手が触れないようにしてください。触れたままだと正しくリセットされないことがあります。
3. アンテナ (基板の上部) に帯電した物体を近づけると、帯電のレベルが LED に表示されます。赤色の LED はプラスの帯電、青色の LED はマイナスの帯電を示します。

使用上の注意

• ⚠️ 帯電した物体をアンテナに直接当てないでください。MOS-FET が壊れる可能性がります。
• ⚠️ 自分自身の体が帯電しているときは本機に触れないでください。MOS-FET が壊れる可能性がります。
• ⚠️ 使用しないときは電源を切ってください。LED が電力を消費し続けるため、常設はできません。

参考資料

• 回路図 (PDF)
• PCBレイアウト

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