PWM LED調光回路

訳が分からないなりに････
ブレッドボードにドライブ回路を組んで実験してみました。

電源は，外部の12Vアダプター電源を使うとして12Vに設定。555の3pinからTrのベース間の抵抗地は，10k,1k，100として，LEDのﾌﾞﾘｰﾀﾞ抵抗を100Ω，33Ω，22Ωとして調べました。当然といえば当然でしょうが、いちばん電流が流れるのがベース抵抗100Ωでしたので，本回路は100Ωとして検討します。
R1~8の両端の電圧から電流は計算すると，以下のようなデータでした。
R1~8＝ 100Ω････1.84mV････18,4mA
　　　　33Ω････1.51mV････45.8mA
　　　　22Ω････1.23mV････55.9mA
実際が，Flux LEDを使い，Vfはほぼ同じで，Ifが最大で連続50mA，パルスでIfp=100mA程度ですので，33Ωか22Ωを使えばよいのではないかと考えられます。



VR(500kΩ)を絞った場合。


10kΩ－100Ωだったかな


100Ω－100Ωに変えて


ベースのところの抵抗100Ω。22,33,100Ωで調べて，テスタは右が22Ω，左が33Ω。


ケースの吟味と配置を考えます。
欲が出て，mini三脚に付けて普段は卓上ライトととして使い，必要に応じて取り外して基板ビュアーとするなんてどうでしょう。16灯ならかなり明るいでしょう。

PWM調光回路

ユニバーサル基板で工作していると、時々(いえ，しょっちゅう！)失敗をやらかします。
そんなとき，基板と回路図を比べながらチェックするのですが，部品面をひっくり返してやるとこんがらがってしまって余計に壊してしまうこともあります。部品面を上に回路チェックするには，これまで机の蛍光灯スタンドに白紙を介して透かして見ることでやってきました。
机の上に置いてできれば便利だろうと思って，LEDで作ってみたいと思います。イメージとしては，お医者さんがレントゲン写真を透かしてみるあの照明を机に置くということです。大きさはせいぜい95×70mmくらいの基板がほとんどですので，このくらいの大きさ。LEDは9から16くらいの範囲で、調光器つきのものにしたいと思います。
幸いLMC555をいくつか持ってますので，555の勉強がてらやってみたいと思います。

555については，ブレッドボードラジオさんが丁寧に説明と実験をして下さってますので，これを参考にします。
http://bbradio.web.infoseek.co.jp/555.html

まずは基本回路は，ブレッドボードラジオさんから

このR1,R2の部分を可変抵抗にして2pinを555の7pinに結べば可変するはずです。具体的には違った定数で回路の提供がありますので，これを元に実験してみます。

555の3pinがHiの時間は
　Hi=0.693*R1*R2*C1
LOの時間は
　Lo=0.693*R2
周波数は
　f=1/(Hi+Lo)
でもとめられると聞きますから、これでシミュレート(8桁の計算機では計算できないので･エクセルに式を書いて･･･)してみます。Cは1000pFとします。
R1を最大に絞って　F=1400Hz
R2を最大に絞って　F=2700Hzでした。デューティー比のみの変更かなと思ったら周波数も変わるんですね。計算が違ってるかな？両端に10kを入れてませんでした。計算を訂正しました。
とりあえず点滅周期が1.4kHz以上ですので，ちらつきなどは感じないはずですので，これを元に実験してみます。

ざっと描いた回路図です。

VR1は1MΩでないとデューティー比を0まで絞れませんが，実用の範囲で手持ちの500kΩ････
0にならないので，うっすら点いてますが，実用の範囲です。
【あれえ，C1が5pinから出てますが，2と6pinの間違いです。5pinからはC2として103を。スミマセン】




これが,100%のときの輝き。動作的雛問題ないように思えます。
コントロール回路は、これで行きたいと思います。いちばん単純な回路ではないでしょうか？

次いでLEDドライブ回路ですが，6VならLEDを2～3個直列できません。9～12VとしてLEDの直列を考えました。こんなイメージです。


このへんは、。定電流回路を組んだ方がいいのか，師匠からもアドバイスいただきながら決めていきたいと思います。

Launcher_9 最後

ランチャーナインの工作，最後に，もう一つのライト，IRでない方の抵抗を変えてみました。単純計算で33mAとオーバースペックですが，使っていてどのように変化するか見ます。

また，例によって，基板は筒に打ち込まれているだけですので，おしりの方から注意深く抜きます。
12Ωの抵抗を取り去ります。

やはりバネはこの12Ωのところでしか点いていません。強度的には問題ありですが，ただ押されるだけだからよしとしたんでしょうか。そのバネ，やはり取れてしまいました。

代わりに3.3Ωを付けます。

バネを付けるのでランドハヤや盛り気味に半田を付けておきます。


テスト・・・・・あれ，一つ点かないや？？


基板上でチェックしてもダメ。取り外してチェック。やはり壊れてますね。昨日は気が付きませんでした。
交換します。幸い昨日，IR_LEDと交換したのがあります。


再度チェック。ＯＫ


ざっと机の上にはこれだけライトが転がってますよ。こんなに作ってどうするんでしょうね。


ついでに，リングライト。これは接写のときに結構便利してます。

これでランチャー９の工作はお仕舞い。
電流値は今日はちゃんと測りませんでした。そのうちに，，，

単純にいって，電圧が1.97Vになってますから，3.3Ωとして59.7mAとなりましょうか・・・1灯あたり約20mAということになるでしょうか？

Launcher_9 その４

一夜おいて，

LEDの取り付け。一応，反射板に合うかチェック。

OK.･････････と，ここまでスムーズ。でも，ここで点灯試験すればよかった･･･でもバネ付けちゃった。
画像を取り忘れたけど，真ん中のW_LEDが点かないよ～～～！
端子はバネの中だから、バネを外さないと・・・・などなどしてるうちに，やっぱりやってしまいました。

ランドはがし！！これで万事休す！！！お仕舞い。チップ抵抗も嫌いだぁ！！！
（W_LEDが付かなかった原因はどういう訳か，アノード側の抵抗でも，ショートでもなく，LEDのカソードpinとランドの断線でした。何ででしょう？？手を加えてない場所なんですが，，，）

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頭冷やして思い直して，
バネは、いちばん縮んだところで3～4mm。と言うことは3mmくらいならスペースがある。手持ちの1/4W抵抗でやってしまおうか。幸いそれなら15Ωもある。抵抗は大きいが横にすればスペースは十分。

ここに絶縁をかねてホットボンドを流し込んで，その上に何か基板の切れ端のようなものを乗せれば端子板になる。

ここで，点灯試験

W_LEDはかなり明るい。IR_LEDが見えない。

真ん中をマスクしてやっと確認できました。点灯はOK！

では，ホットボンド流し込んで、

基板の切れ端を乗っけて･･

真ん中端子はよく見るとショボいけど，接触は大丈夫


ケースに押し込んで，

明るさの比較。1灯でも結構明るい。右が70mAで9灯だから，20mAにすればすごく明るくなるはずですね。こっちもやってしまいましょうかね。


赤外線のLEDは何とか光って見えますね。

一応IR_LEDのLauncher_9の話題はこれでお仕舞い。
でも，もう1つやっちゃおうかな！！180mA(20mA/1灯)化！！

Launcher_9 その3

裸にして

真ん中のW_LEDを除いて，すべて取り外しました。

表はLED一つ

輪が2つ見えますが内側が＋極なので，ここから真ん中のW_LEDに47Ωを付け，バネから＋極へは22Ωを付けました。
さて，ここで問題なのは，ランドを削って＋極から中のW_LEDへ繋いだので，この上にバネを乗せたらショートしてしまいます。そこで,,,,，

奥様からマニュキュアを貸してもらい，塗り込みました。これで乾けば何とか絶縁するでしょう。
乾くのを待たねばならないので今日はここまで。

Launcher_9 その２

前の書き込みが，はちゃめちゃになってしまいましたので，改めてランチャー９についてまとめます。
まず，12Ωの抵抗についてですが，白LEDのVfを3.5Vとすると
(4.5-3.5)/12＝83mA
83mA/9=9.3mA
1灯あたり9.3mAとなります。白いLEDは定格で20mAは流せますから，その半分以下しか流していないことになり，電流オーバーになることはありません。かなり控えめな設定といっていいと思われます。かつてﾌﾞﾘｰﾀﾞなしで売っていて評判が悪く改良したのでしょうか。それにしても控えめですね。
その上のことですが，念のため，実際は何mA流れているのか測ってみました。
電源電圧は4.75V。新品のやや時間の経った？(でも暮れに買って開けてないやつだから新品中の新品！！)の単4電池です。

電流は蓑虫をねじの片方に挟み，テスターの棒を電池の－に強く押しつけて測りました。

その結果，だいたい70mA。LED1灯あたり7.8mAと，これなら長持ちしそうですね。
1つは大切に使いましょう。この製品，このままでも十分明るく，実用になります。リチウム＋Cree Q5とは比べられませんが，，，

それで，IR_LEDライトの方は手持ちのパーツにもよりますが，
（4.5-1.25）/15=217mA
217mA/8＝27mA/個
筐体の接触抵抗等を勘案すると15Ωとしたいと思います。
真ん中の白LEDは
(4.5-3.5)/50=20mA
と50Ωの近似値を選べばいいことになります。
さて，チップがあるか？？


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う～ん･････10Ωと22Ωしかない。10Ωだと流しすぎだし，抵抗を直列するスペースもない。と言うことは，22Ωで約18.5mA････8灯だから良いとするか
白LEDの方は47Ωがあったので，これでいける。

これで作業開始ということにします。
まずは，基板を裸に，，，

その前に，IR_LEDのVfを測ってみました。


1.247～1.250まででばらつきをそろえました。目に見えないのだからあまり神経質になることもないのですが，，，一応････

Launcher_9

そんなに真剣というわけでもなかったのですが，100均ショップに行って時々チェックしていたものに，9灯のLEDライト，グリーンオーナメント社製のランチャー９があります。近所のセリアとかダイソーでは，３灯のものはざらにあるのですが，9灯は皆無。昨日，たまたま高崎への用事の帰りに目についたシルクに立ち寄ってみましたところ，なんとおいてあるではありませんか!!
さっそく2つゲットしてきました。210円！

明かりを点けて遊べばそれでお仕舞いなんですが，，これをバラしてIR_LEDを８つつけて，赤外線コントロールするオモチャに使おうという心算なんです。以前３灯でやってみたのですが，もうすこし強力にしたい･･

上のグリーンがかつて作った3LEDのIRライト(赤外線は目に見えないので，もう1灯グリーンをモニター用に付けてます)


さっそくバラし始めました。

ねじのあるおしりしか開けられない構造なので，おしりから基板を割らないように丸棒を押し当ててレンズ部分を外します。

レンズ側は，レンズ，反射器，基板，バネリングとなっています。


バネリングで基板のK側と筒が導通するようにリング部分の塗装がはがされています。

このねじ部分で導通させ，スイッチ及び電池の－側と結んでします。

これが基板。真ん中のLEDは＋極のバネを取らないと外れないようですが，ここを白色のまま光らせばモニターLEDになりますね。


以前「気の迷い」さんのサイトでは，このライトには電流制限抵抗が付いていないという報告でしたが，よく見るとありました。
120Ω【おっとっと、大間違いですね。120との表記は12Ωでしたね。】が付いています。アルカリを使うとして，LEDの1灯あたりのVfを3.2Vとすると，11mAが流れる計算になりますので，まあ，安全な範囲ですね。いや，もっと流れても良いかも・・・・20mAくらいは・・・・
108mA流してるんだ！アルカリ電池の電圧がすぐに下がるとしても，すごい！！

でも，今回使おうと思っているIR_LEDはVfが1.25Vですので，27mAくらい流れちゃいますね。
これも270mAと桁が違う。データシートmax25mAってあるよ，これ･･･
http://akizukidenshi.com/download/OSIR5113A.pdf

maxをオーバーしてますが，，，行っちゃいます(笑)。ということで、このチップ抵抗は交換です。

1LEDあたりの電流値は正確に計ってみないといけないようです。抵抗値の設定は、その後にします。


ja7jqjさん，ご指摘ありがとうございました。ちゃんと習っていたはずなのに、うっかりミスではすまない基礎中の基礎でした。アナハズカシ！！

【気の迷いさんの当該サイト】

http://www.kansai-event.com/kinomayoi/cyotto/cyotto_2011_01.html
http://www.kansai-event.com/kinomayoi/cyotto/cyotto_2012_02.html

など，ご参照

電子ルーレットはできるか８

LED_roulette，ブレッドボード上で一応の動作確認を終えたので，発振回路を基板上に移し，完成しました。


Trのペア特性の変化からか？555を基板に入れたら，また動作が違ってきます。調整に思わぬ時間を取ってしまいました。

ジャンパ線で１灯回転と２灯回転を選べるようにしました。


それから，10KのVRで動き始めの周波数が変わるので，これも残しました。


昨夜は，3.3M×３でちょうど10秒だったのですが，基板の上では20秒くらい。コンデンサを取ったり付けたりして，ランドを壊しながら22uFにして，3.3Mの抵抗部分にもジャンパーを付けて，止まる時間を選べるようにしました。3.3Mで約10秒，6.6Mで12秒，9.9Mで14秒くらいです。動画は10秒(3.3MΩ)。


コントロール部分はこんなです。

厚みはスペーサ10mm。

底面は薄い半透明の板を付けました。



以下，動画をご覧下さい。
</object>
VRで調整して，いちばん速い回転モードです。全点灯のように見えますが，，，，

</object>
これはいちばん遅いモード。回転がすぐに落ちて，ゆっくりスムーズに回るのはリアルです。

今回は，回転と同時に音を鳴らす，あるいはある特定のLEDで止まると音が出るとか，，，という課題もあったのですが，次の課題とします。


回路図
【回路図中，LEDのﾌﾞﾘｰﾀﾞ抵抗R8,R9が1kとなっていますが，LEDのVFによって変えて下さい。私の場合，150Ωとしました。＜電源5V，Vf2Vで20mA＞】

電子ルーレットはできるか７

20LED電子ルーレット，1/31の書き込みで終わりにしようと思ったんですが，師匠から，LEDの止まり方がぎこちない。なんとかせよとのミッションが！
これまでの「回路はPPM（パルス・ポジション・モジュレーション）で５ピン（CONT）の電圧を可変することで周波数（パルス間隔）を可変するというのを利用していますが、これは周波数範囲が狭いし、ある周波数（5Vの場合1～3Vが動作範囲）でSTOPするので、この様な動作をするんでしょう。」と言うご指摘。
LMC555の5pinの発振ではなかなかうまくいかないようなので，新たな回路を模索していました。師匠から提案の回路は，発信周波数そのものを変化させるもの。いろいろ紆余曲折はあったんですが，2つの回路でまあ，我慢ごろの結果になりました。
さらに，ミッションが来るかも知れませんが，とりあえず報告。


動作の様子です。
</object>



動作の様子
</object>



まだ，動き始めの回転が速すぎる。止まり方について改良の余地があるとの指摘がありますが，とりあえず，基板上にカタチにしてみます。
報告は後ほど。この方式は，Web上にはあまりないと思います。師匠たちに感謝。