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  • ACアダプタを使うとき
  • ACアダプタをよく利用すると思います。
    DC9VやDC12VのACアダプタを利用し、三端子レギュレータでDC5Vを作る場合をのぞしてそのまま利用している人がいてるかもしません。 ACアダプタはその構造上、綺麗な電源を供給しません(高級品を除く)。中身は単純なつくりです。 ACアダプタでDC5Vをそのままマイコン回路に供給する場合は入り口にコンデンサを入れて置きましょう。 急な電圧の低下を電解コンデンサが吸収し、高周波のノイズを積セラが吸収してくれます。
  • デカップリング・コンデンサ(パスコン)
  • デカップリング・コンデンサはバイパス・コンデンサの一種でパスコンと呼ばれる場合もあります。 当サイトでは主にパスコンと記載します。難しい説明は避けますが、電源などのノイズや急な電圧の 変化にマイコンが暴走しないように配置します。(※当サイトがマイコンメインなのでこの様な書き方をしました)
    左の写真をみてもらうと分かりますが、IC1個に対して一つずつパスコンが配置されています(青いコンデンサ)。 マイコンなどで電源が複数ある場合は、その電源全てにパスコンを入れることにより安定した動作を期待できます。 パスコンを基板に実装してからの注意点は配線を短くする事です。パスコンから離れた電源をICに接続しても 効果がありません。出来るだけ短い配線でICの電源とパスコンを繋ぐように心がけましょう。積セラ(積層セラミックコンデンサ) の0.1μ(104)は部品屋さんで袋詰めの物が安価で手に入るはずです。 また、パスコンは「常識」とされている設計者の場合は回路図に記載されていない事がありますので その場合も自己判断でパスコンを入れるように心がけましょう。
  • LEDを光らせるのに適した抵抗は何Ω?

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    これはナイトライダーもどきだ。LEDの色が違う時点でもう駄目っぽいがとりあえず点灯している。
    LEDの仕様書をみれば定格電流というものが書かれている。ここでは定格が10mAのLEDがあったと仮定して話をしてみようと思います。 LEDを光らせたい場合に定格電流が10mAという事は10mAをLEDに流さば点灯するということです。 どうやって流すのか?抵抗を用いて電流を制御します。
    LEDの点灯回路を書いてみました。「L1(LED)」に10mAを流すために「R1(抵抗)」があります。
     
    オームの法則で「5V=?Ω×0.01A」で「?」を求めると「500Ω」である事がわかります。 それでは500Ωを入れればいいのでしょうか?そういうわけにもいかず、抵抗値に500Ωというものはありません。 実際にはLEDと抵抗が分圧するのでその値も入れて計算します。
     
    しかし、これはあくまでも最適に光らせるための計算であり、通常の工作ではここまでやりません。(やる人もいるでしょうけど)
     
    「5V電源なら1kΩ」などというように決めてる人がほとんどではないでしょうか? 「最大定格」を超えなく、光らないくらい電流値がさがる抵抗を選ばなければLEDは点灯します。 使用する抵抗値によって明るさがかわるだけです。なぜここに動画があるのかといいますと、このナイトライダーで使用しているLEDを光らせている抵抗は全部一緒じゃないからです。
     
    (右から)
    1.8kΩ
    1.0kΩ
    890Ω
    560Ω
    330Ω
    330Ω
    560Ω
    890Ω
    1.0kΩ
    1.8kΩ
     
    違いが分かるのは端の方と中の方の明るさの違いだけですね。光ってないって事はないです(端は光る時間を短くしています)。 抵抗値がこれだけ違っても光っているという事です。実際に使用する場合は「目的」や「全体の消費電流」を考えて決定します。 定格20mAのLEDを10個使って、もし本当に定格どおり使うとLEDだけで200mAも消費してしまいます。
     
    先ほども書きましたが「5Vなら1kΩ」というふうに決めてる方が多いのです。このサイトのLED点灯はだいたい1kΩの抵抗で光らせています。
  • 分圧回路 任意の電圧を得る 抵抗による分圧
  • オペアンプを利用する場合などに「0.5Vの電圧を作る」と言った感じに必要な電圧を作る場合が多々あります。 その場合の電圧の作り方を説明します。
     

     
    上の図を見て下さい。電源電圧5Vを抵抗R1とR2で分けあう(分圧)する回路です。 C地点とグランドの電圧を利用してオペアンプなどに電圧を渡します。 つまり任意の電圧を作るのはbVという事になります。 図に書いてる通り割合で求める方法とオームの法則を利用する方法があります。 割合で求めた方が間隔としてすぐに求まりそうですが、求めた定数の抵抗が存在しない場合もあります。 カーボン抵抗は誤差が大きいので金属皮膜抵抗を利用すると誤差も少なくなり回路が安定します。 また、抵抗値を低く設定すると電流を多く必要とするので抵抗値は安易には決められません。
    上図がテスト結果です。左の写真は電源電圧を見ています。中の写真はR1の電圧(aV)で右の写真はR2(bV)の電圧を見ています。 抵抗値に誤差があるのとテスターが古いので計算上の数字と誤差が若干ありますが、テスト結果は計算どおりとなりました。
  • マイコンから大電流を制御する トランジスタ 2SC1815
  • どこの部品屋でも手に入る2SC1815をPICと繋いで使う方法をテストしました。 まずはトランジスタには「エミッタ」「コレクタ」「ベース」という3つの端子があります。 ベースに電気を与えるとコレクタに電気が流れる仕組みのものです。 ベースに与えた電気は「ベース−エミッタ」の間で電気が流れ、そして「コレクタ−エミッタ」間に電気を流します。 簡単に説明するのが難しいのですが「ベースに電気を与えるとコレクタ−エミッタ間が繋がる」といった感じです。 この動作からスイッチの役割を果たす事ができます。
     

     
    PICとの接続は上の図のようになります。
    下の図は2SC1815の定格と特性です。
     

     
    ここで見るべき値は定格の電圧と電流、そしてhfe(直流電流増幅率)です。定格を超えると素子の破壊に繋がるので超えないように使用します。 2SC1815は100Vでは使えないことがわかります。そしてhfeですが、この特性表には2種類かかれています。 なぜ2種類あるのかは分かりませんが、6Vで2mA流す場合はでは70−700の増幅率がある事がわかります。 しかし、注コメントがついています。タイプにより特性が異なるようなので注意が必要です(表の下)。 今回使うトランジスタは写真を見てもらうとわかりますが「GR」です。 もう一つのhfeが最小25で標準が100となっています。標準のhfeということだと勝手に判断しています。 このhfeがなぜ2つ書かれているのかご存知の方はBBSかメールで教えて頂けると幸いです。
     
    さて、回路図のR1とR2の値は何を選択するかを求めなくてはいけません。 LEDは最大30mAで光らすとしてLEDの項で説明したように「51Ω」にしました。 そこで30mAを流すためのベース電流を決めなくてはいけません。 ちなみに30mAをPICから流す事も引き込む事も出来ません。
     
    hfe=Ic(コレクタ電流)÷Ib(ベース電流)
    100(標準)=30mA÷Ib
    Ib=0.03(30mA)÷100
    Ib=0.3mA
     
    よって、Ibに0.3mAを流せばいいことになります。
     
    V=I×R(オームの法則)
    5=0.0003(0.3mA)×R
    R=5÷0.0003
    R=16666Ω
     
    16.7kΩという定数がないので33kΩの抵抗を並列につないで16.5kΩとしました。 これで「Trは2SC1815、R1は51Ω、R2は33kΩ」と決めれたので回路が完成しました。
     

    上の写真がテスト結果です。おおよそ予定通りに狙った電流を流す事が出来ました。 ただ、トランジスタに掛かる電圧を無視してる(わからなかった)点など不明点はあります。
     

    こちらの写真は33kΩの並列抵抗を2kΩの抵抗に変更したものです。 計算上はIc250mAとなるので別に問題なのかも知れません。 Icは抵抗R1で抑制されてるので阻止の破壊には至らないと思います。 しかし、抵抗値を下がると消費する電流が多くなり経済的ではありません? 2SC1815の流せる電流値は150mAまでなのでそれを見越して最大で抵抗値を決めておくと後々楽かも知れません。 Icには絶対に定格以上流さないように制御抵抗を入れるなどすることにより、手持ちの2kΩをいつも入れています。 このサイトではPICからトランジスタへの抵抗は概ね2kΩと記載しています。
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