2014年3月10日月曜日

PC関連電気工作>LEDブラックホールの製作④ 点滅制御部の検討②トランジスターをトンネルダイオードのように使用した回路

少ない部品点数で、点滅する回路が無いか探したところ、このような回路がありました。Youtubeやニコニコ動画でも、この回路での点灯実演の動画がUPされていました。

[使用部品]
トランジスター(2SC1815) 1本(GRタイプ)


抵抗(R1=1.5kΩ、R2=10Ω) (暫定値) 各1本ずつ


電解コンデンサー(C1=2,200μF) (暫定値)。廃物の電源からはずしたもの。1本~2本。


[データシートより]
2SC1815の最大規格

[回路の原理]
●トランジスターのBASEには、何も接続しないのがミソのようで、トンネルダイオードのような振る舞いをするようです。
●よくわかりませんが、①抵抗R1を通して、C1に充電されます ②ある程度充電されると、C1の電荷がLEDと抵抗R2を通して放電され、と①②を繰り返すようです。{/!?/}
●R1、C1の値を変化させると点滅間隔が変わるようです。
●R2は、制限抵抗らしく、無い場合は過大な電流が流れ、LEDの寿命が短くなるそうです。もちろん、抵抗値を変化させると、LEDの明るさも変化します。
●トンネルダイオードについては、http://www.gxk.jp/elec/musen/1ama/H14/html/H1408B02_.htmlに説明あります。

≪回路本体≫
A・Bに発光部のコードを接続します。


≪発光部≫
5mm砲弾型楕円形の緑色LED(2.1V-10mA~2.3V-30mAくらい?)12個を使用します。例によって、3本1組で4組あります。(LEDブラックホールが四角いので、この様な構成となりました。本当はLED1個に抵抗1本なのですが、配線の都合上こうなりました。)



[実験方法]
●抵抗R1・R2とコンデンサーC1を変化させ、地点の電流値・電圧値の測定とLEDの点滅の早さや明るさを観察します。
●電源は、前に製作したパソコンの電源ユニットを流用した電源の、12Vを使用します。


●回路は、改造ブレッドボード(下写真の下の部分)上に組みます。抵抗R1は、別のボード(手作り実験台? 下写真の上の部分)上に、幾つかセットします。
●写真では、C1の部分に2,200μFのコンデンサーを並列に接続して、4,400μFにして使ってます。
●テスターはデジタルテスターを使用します。点滅間隔・明るさは、添付のビデオを見てください。



[実験結果]
●この回路では、点灯時間を長くできません。点灯はピカッと一瞬(?)光るような感じで、結局、消灯時間を伸ばすことで点滅間隔を調整しています。コンデンサーC1の容量が大きくなると、幾分点灯時間は長くなるようです。(徐々に暗くなってゆく感じ)

●抵抗R1、R2とLEDの明るさ・点滅間隔の関係(感覚的に捉えた傾向)
抵抗R1 大   →    小 
コンデンサーC1容量 小  → 大
抵抗R2 大  → 小
点滅間隔 短  → 長
明るさ 暗  → 明

●測定結果
電源=12.38V R2=10Ω C1=4400μF デジタルテスターによる表示を読んだもの
R1地点地点地点
390Ω8.8~9.7V
7.0~8.8mA
1~2V
0~32mA
0~0.31V
0~32mA
670Ω8.7~9.6V
4~5.5mA
0.9~2V
0~31mA
0~0.31V
0~32V
1kΩ8.9~9.6V
2.7~3.7mA
0.7~2V
0~32mA
0~0.3V
0~31mA
1.5kΩ8.6~9.9V
1.8~2.6mA
0.6~2V
0~29mA
0~0.3V
0~28mA
5.6kΩ8.7~10V
0.5~0.7mA
0.7~1.8V
0~13mA
0~0.23V
0~23mA
上:電圧(V) 下:電流(mA)

●動画
R1=390Ω


R1=670Ω


R1=1kΩ


R1=1.5kΩ


R1=5.6kΩ


●コンデンサーC1の容量を小さくしてLEDの本数を増やす場合、LEDはほとんど暗くなって連続点滅という感じです。やはり、C1は1000~2000μF位で、R1を1kΩ以下と小さくして、点滅間隔を短くする方が明るくていいと思います。ただし、トランジスターの耐圧もあると思いますので、ほどほどにした方が良い様な感じです。

[感想]
●少ない部品で、LEDを点灯できるのがよいかと思います。
●大量のLEDとなると、トランジスターの耐圧の問題もあるので、少々疑問です。

[参考・出典サイト]
ありがとうございました
※1:Simplest LED Flasher Circuit(http://www.cappels.org)
※2:無線工学の基礎 1アマの無線工学 (http://www.gxk.jp/elec/musen/1ama/index.html)

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