押した時だけ光らせたい！「タクトスイッチ」完全攻略ガイド〜中学生と学ぶ論理回路の入り口〜

サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。

電子工作の楽しさって、なんでしょう？それはきっと、「自分の操作で、何かが反応してくれる」瞬間にあります。LEDをピカッと光らせる。それだけでも嬉しいですが、「光りっぱなし」ではちょっと物足りません。

「押した時だけ、光る！」

この「きっかけ」を作るのが、主役である「ボタンスイッチ（タクトスイッチ）」です。

ブレッドボードの上に回路を作るとき、このボタンスイッチが一つあるだけで、実験は格段に楽しくインタラクティブ（対話的）になります。

さらに、このスイッチを複数組み合わせれば、「ボタン1 かつボタン2を押した時だけ光る」といった「AND回路」や、「ボタン1 または ボタン2で光る」「OR回路」も作れます。これはもう、コンピューターが計算する「論理」の世界への第一歩です。

しかし！このボタンスイッチ、科学部の生徒たちに初めて渡すと、かなりの確率で混乱が起こります。「先生、押してないのに光りっぱなしです！」「あれ？どう挿しても光りません…」うまく接続しているつもりでも、なぜかうまくいかない。

今日は、この「最初の関門」であるボタンスイッチの正しい付け方と、その「なぜ？」について、じっくり見ていきましょう。スイッチ一つで生徒の目が輝きますから、実験の指導にも、ご家庭での工作にも、とってもおすすめですよ！

科学のレシピ：スイッチでLEDを光らせよう

用意するもの： ブレッドボード、抵抗、LED、ボタンスイッチ（タクトスイッチ）、電池パック（単三電池２本用）、電池２本 [amazonjs asin=”B00FXIF2FW” locale=”JP” title=”30個ミニ 6x6x9mm 4ピン DIP 触覚プッシュボタンスイッチタクトスイッチ”]

手順： １　ブレッドボードにLEDと抵抗を直列につなげ、ボタンスイッチを接続する２　ボタンスイッチを押した時に、LEDが光るかどうかを確かめる

これだけです。 ……と言いたいところですが、実はこの手順１「ボタンスイッチを接続する」が、最大の難関なんです。まずは、こちらの動画で実際の接続の様子をご覧ください。

なぜ4本足？ボタンスイッチの「中身」を大解剖

さて、これが主役のボタンスイッチです。左は少し高さがあるもの、右はよく使われる背の低いもの（1個10円程度）です。どちらも機能は同じ。

横から見ると…

裏返すと…カニの足のように、金属の爪が4本ついていますね。

ここで生徒は「？」となります。「ON（接続）」と「OFF（切断）」を切り替えるだけなら、足は2本でいいはず。なぜ4本もついているのでしょうか？ これが混乱の始まりです。

この4本足のおかげで、ボードにぐらつかずにしっかり固定できる、という物理的なメリットはあります。しかし、電気的な秘密は「中身」にあります。

この図のように、スイッチの内部では、最初から2本ずつのペアが「すでにつながっている」のです。普段（押していない時）は、この2つのペアの間は離れています。

そして、ボタンを押した瞬間だけ、2つのペアの間に「橋」が架かり、4本全部がつながる仕組みです。

「溝」がカギ！正しい置き方・ダメな置き方

この「内部構造」がわかれば、ブレッドボードへの正しい挿し方が見えてきます。さっそく挿してみましょう。4本足なので、ボードにカチッと固定できます。しかし、この2つの挿し方、片方は正解で、片方は間違いです。どちらかわかりますか？

答えは、左が正しく（スイッチとして機能する）、右は間違い（常にON）です。

なぜ右側がダメなのでしょうか？よーく見てください。ブレッドボードの構造を思い出しましょう。中央の穴は「縦に5穴」がつながっていましたね。右の挿し方では、スイッチの「すでにつながっているペア」が、ブレッドボードの「縦のライン（11番と14番）」にそれぞれ挿さっています。つまり、スイッチを押す前から、電気がブレッドボードの縦ラインを素通りして、11番と14番が常につながってしまっているのです。これではスイッチの意味がありません。

証拠を見てみましょう。テスターで11番と14番の抵抗値をはかると…

ほら、抵抗値が表示されました（電気が流れている証拠です）。では、正解の挿し方を見てみましょう。ポイントは、ブレッドボードの中央にある「溝（みぞ）」です。

正しくは、スイッチの「すでにつながっているペア」が、この溝をまたぐように挿します。こうすれば、スイッチの片方のペア（例えば9番ライン）と、もう片方のペア（11番ライン）は、ブレッドボードの別々のラインに接続され、普段は電気が流れません。テスターではかっても、抵抗値は表示されません。ちゃんと「断線（OFF）」しています。

そして… スイッチを押した瞬間！ スイッチ内部の「橋」が架かり、9番ラインと11番ラインが初めて接続されます！

これで「押した時だけON」の完成です！ちなみに、こういう挿し方（↓）もダメな例です。

これは、ブレッドボードの同じ縦ライン（例えば11番）に、スイッチの「すでにつながっているペア」を両方挿してしまっています。これでは電気がどこにも行けませんね。テスターではかっても、押していないのに抵抗値が表示されてしまいます（スイッチ内部でつながっているため）。

いかがでしたか？「4本足の謎」と「ブレッドボードの溝」、この2つの秘密がわかれば、もうスイッチは怖くありません。頭で理解するのも大切ですが、一番いいのは、実際にテスター（導通モードが便利です）を片手に、スイッチの足をいろいろ触ってみることです。「あ、ここが繋がってるのか！」「押すと、ここが繋がるのか！」と体感するのが、理解への一番の近道です。

みなさんは、このスイッチを使ってどんな実験をしていますか？「こんな回路を作ったら盛り上がったよ！」というものがあれば、ぜひ教えてくださいね！

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