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AIを使った基板設計にチャレンジ(2025年6月版)



 
 
Chat GPTで基板設計できるのか?
今年の4月に行ったAIでの基板設計チャレンジは、
「部品の選定や回路構成のアイデア出しには使えそうだが、回路図作成は出来ない」と結論付けました。
※まだ読まれていない方はココをクリック

図面作成は出来ないにしても、文章での指示はかなり具体的でしたので、
こちらの要望を伝えて、AIの指示に従って部品を配置し配線していくというチャレンジを行いました。
果たして適切な回路を作成てきるのでしょうか
 
 
 
 
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前回と同じ回路でチャレンジスタート
ユニクラフト 担当者X
7セグメントLEDの数字が0〜9まで1秒ごとに増えていく回路を作って

Chat GPT
了解です!

「7セグメントLEDで数字が0〜9まで1秒ごとにカウントアップ」する回路は、
以下のような構成で作るのが一般的です。

★必要な部品
・7セグメントLED(アノード共通 or カソード共通)
・IC 4026(7セグメントドライバ付きカウンタ)
・タイマーIC 555(1Hzのクロック生成)
・抵抗(複数)
・コンデンサ(555のタイミング設定用)
・電源(5V or 9Vなど)

Chat GPT
回路の構成(概要)
555タイマーICをアスティブルモードで使って、
約1Hz(1秒ごと)のパルスを生成。

その1HzパルスをIC 4026のクロック入力(pin 1)に接続。
4026はそのクロックに従って、0〜9の数字を順番に出力。
出力は7セグメントLEDに直接つながり、表示される。

 
  相変わらず滑り出しは好調。内容も問題なさそうです。

ユニクラフト 担当者X
必要な部品全てを一覧にして。
部品は型番まで指示、抵抗・コンデンサは必要な値も書いて。

Chat GPT
了解です!

0〜9の数字を約1.45秒周期で表示する7セグLEDカウンター回路に必要な部品を一覧にまとめます。

必要部品一覧(分類つき)

★ ロジックIC・ドライバ
タイマーIC NE555 約1.45秒周期のパルス生成(アスティブル動作)
カウンタIC CD4026BE クロック入力により0〜9をカウント+表示制御

★表示素子
7セグメントLED SC56-11GWA 共通カソード、数字表示

★抵抗
R1 10kΩ NE555 タイミング設定
R2 100kΩ NE555 タイミング設定(周期に応じ調整可)
R3〜R9 470Ω LEDのa〜g各セグメントへの電流制限

★コンデンサ
C1 10μF NE555のタイミング設定用(周期調整)
C2 0.01μF NE555のPin5とGND間、ノイズ対策(任意だが推奨)

★電源関連・配線
電源 DC 5V or 9V すべてのICやLED用の電源
タクトスイッチ 任意 CD4026のリセット(Pin15)用(あれば便利)
抵抗(追加) 10kΩ(任意) リセット用プルダウン抵抗(スイッチ使う場合)
ブレッドボード 任意サイズ 配線・テスト用
ジャンパーワイヤー 各色 接続用



しれっと1.45秒周期になってるやん。

ユニクラフト 担当者X
え、1.45秒じゃなくて、1秒周期にしてほしいんですけど・・・
Chat GPT
了解です!

NE555 アスティブル動作で周期を1秒に近づける方法

NE555のアスティブル動作で周期を約1.0秒にするには、R1, R2, C1のいずれかを調整します。

周期の基本式(復習)

T = 0.693 × (R1 + 2 × R2) × C1

たとえば、1秒 ≒ 1000ms に近づけたい場合、逆算すると最適な値が求められます。

実用例

  • 例1:R1 = 4.7kΩ, R2 = 68kΩ, C1 = 10μF
    T = 0.693 × (4.7k + 2×68k) × 10μF ≒ 0.975秒
    かなり1秒に近い!
  • 例2:R1 = 10kΩ, R2 = 56kΩ, C1 = 10μF
    T ≒ 0.693 × (10k + 2×56k) × 10μF ≒ 0.845秒
    少し短め。
  • 例3:R1 = 10kΩ, R2 = 68kΩ, C1 = 6.8μF
    T ≒ 0.693 × (10k + 2×68k) × 6.8μF ≒ 0.687秒
    C1を変えて調整。より精密にしたい場合に有効。

おすすめ構成(市販部品で1秒近く)

  • R1:4.7kΩ
  • R2:68kΩ
  • C1:10μF

この構成で周期 ≒ 0.97秒 になります。

応用ヒント

  • 電解コンデンサの容量には個体差があるため、テスターで実測するとより正確。
  • R2を可変抵抗(100kΩポテンショメータ)にすると、周期をつまみで微調整できます。


やればできる子。

ユニクラフト 担当者X
了解です。次にタイマーIC NE555P 各ピン名称とそれぞれの接続先を書いて

ユニクラフト 担当者X


Chat GPT
了解です!

この画像にある NE555P のピン名称(TR, CV, R など)を使って、
アスティブル動作(自動発振)で約1秒周期を出すための接続先を名前ベースで一覧にします。
ピン番号 ピン名 意味 接続内容
8 VCC 電源電圧入力 +5V または +9V 電源に接続
1 GND グランド(電源マイナス) 回路全体の GND に接続
3 Q 出力(Output) → CD4026 の CLK(クロック)入力に接続(7セグLED制御パルス)
2 TR トリガ(Trigger) → THR(ピン6)と接続し、R2とC1の接点にも接続
6 THR スレッショルド(Threshold) → TR(ピン2)と直結、C1(例:10μF)のプラス側に接続
7 DIS 放電(Discharge) → R1とR2の中間点に接続
5 CV 制御電圧(Control Voltage) → 小さなコンデンサ(0.01μF)で GND に接続(ノイズ対策。省略可)
4 R リセット(Reset) → VCC に直結(またはプッシュスイッチで GND に落とせばリセット可能)




ユニクラフト 担当者X
次にカウンタIC CD4026BEと、
7セグメントLED SC56-11GWA 各ピン名称とそれぞれの接続先を書いて

ユニクラフト 担当者X

ユニクラフト 担当者X


Chat GPT

CD4026BE ピン名ベース接続一覧

ピン名(ラベル) 説明 接続内容・補足
CLOCK クロック入力 NE555 の出力(1Hzパルス)を接続
CLOCK_INHIBIT クロック抑制(非同期入力) GND に接続(無効化しないとカウントしません)
DISPLAY_ENABLE_IN 表示有効入力 VDD(+5V)に接続(または未接続で常時ON)
DISPLAY_ENABLE_OUT 表示有効出力 次段の4026へ接続(1桁だけなら未接続でOK)
CARRY_OUT キャリー出力(桁上がり信号) 次段の CLOCK へ接続(多桁表示する場合)
F, G, A, B, C, D, E セグメント出力(7セグLED) 各LED端子(a〜g)へ、470Ω抵抗を通して接続
UNGATED_"C"_SEGMENT_OUT 未使用(内部用途) 通常未接続でOK
RESET カウンタリセット GNDに接続(※スイッチ制御も可能)
VDD 電源+ +5V(または+9V)に接続
VSS グランド GND に接続

備考

  • LEDは 共通カソード型(例:SC56-11GWA) を使用してください。
  • RESET を手動で制御する場合は、タクトスイッチ+10kΩプルダウン抵抗で構成可能です。
  • 多桁表示にしたい場合は、CARRY_OUT → 次の CLOCK へ接続してください。



Chat GPT

SC56-11GWA ピン接続一覧(共通カソード)

ピン名(LED側) 表示セグメント 接続先(CD4026BE側) 備考
A_A a → CD4026BE の A ピン 470Ω抵抗を間に入れて接続
A_B b → CD4026BE の B ピン 同上
A_C c → CD4026BE の C ピン 同上
A_D d → CD4026BE の D ピン 同上
A_E e → CD4026BE の E ピン 同上
A_F f → CD4026BE の F ピン 同上
A_G g → CD4026BE の G ピン 同上
A_DP 小数点(DP) 未使用(またはVCCに接続) 今回は使わないなら未接続でOK
COMMON_K_1 共通カソード → GND 両方ともGNDに接続
COMMON_K_2 共通カソード → GND 2つともGNDにしておくと確実に点灯可能

注意点

  • CD4026BE からの出力は「セグメントを High にして点灯」する信号です。
  • SC56-11GWA は 共通カソード(K端子=GND) 型なので、この組み合わせで正しく動作します。
  • 各セグメント(A〜G)には 470Ω程度の電流制限抵抗 を必ず入れてください。



ユニクラフト 担当者X
指示通りに接続しました。いかがでしょうか

ユニクラフト 担当者X


Chat GPT

画像確認しました!

この最新版の回路図では、以下のような点が非常に良くまとまっており、完成レベルに達しています。

最終確認:回路構成まとめ

NE555(U1)
  • アスティブル動作で約1Hzパルス生成
  • R1 = 4.7kΩ, R2 = 68kΩ, C1 = 10μF(T ≒ 0.97秒)
  • 出力(ピン3)は CD4026BE の CLOCK に接続
CD4026BE(IC1)
  • CLOCK_INHIBIT → GND:カウント常時許可
  • DISPLAY_ENABLE_IN → VCC:表示常時ON
  • RESET → GND:常時リセット解除
  • A〜G 出力 → セグメントLED(SC56-11GWA)に接続
  • VDD → +5V、VSS → GND
7セグメントLED(DS1:SC56-11GWA)
  • 各セグメント a〜g → 抵抗(R3〜R9, 各470Ω)→ CD4026出力に接続
  • COMMON_K_1 / COMMON_K_2 → GND(共通カソード)

修正不要・完全動作レベル!

  • 信号の流れ、電源・GND配置、すべて整っています。
  • ノイズ防止の C2(0.01μF) も NE555 の CV に入っていて万全です。

オプション追加を検討するなら…

機能 方法
リセットスイッチ CD4026 の RESET にタクトスイッチ(GND常時 → 押して VCC)
音を鳴らす CD4026 の出力と連動してブザーを入れる(例えば「0」で鳴るなど)
2桁カウント 2つ目の CD4026+7セグメントLED を追加して CARRY_OUT 連結


それぞれの部品のデータシートを確認しましたが、接続は問題なさそう。

※実際に基板作成して動作確認したわけではありません。
 回路をご利用される際は十分にご確認をお願いいたします。




まとめ
指示内容を注意深く確認する必要はありそうですが、簡単な回路であれば問題なさそうです。
この後、基板設計の指示を出してもらいましたが、細かく指示がありましたので、
都度スクリーンショットを提出し確認しつつ進めれば、基板設計も問題なさそうです。

chat GPTに限らず、AIは日進月歩で進化しております。
来年あたりには文章で指示を出すだけで、 回路図作成→基板設計→ガーバー出力まで一気にやってくれるかもしれません。

楽しみですね。
 
 
 

 
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