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2020.09.04 箱庭回路 センサーライト

YouTubeでポイントを説明しています。画像をクリックすると再生できます。

今回は暗くなると自動点灯するセンサーライトを作ってみます。
以前作成した蓄電&昇圧回路では、スイッチのOn/Offで点灯制御していましたが、フォトトランジスタに置き換えて自動化します。

■ソーラ充電回路


まず最初に、ソーラーLEDドライバICを用いた基本的な回路です。
太陽光のもとではニッケル水素電池に充電を行い、日没後は電池に蓄えたエネルギーを昇圧して、LEDを光らせます。
ソーラーパネルを外した状態では、単なる昇圧回路としてLEDを光らせることができます。

LEDドライバIC CL0116
シンプルなワンチップのソーラーLEDコントローラ。
昼間は太陽電池で電気を蓄え、暗くなるとLEDを点灯させます。
小さなソーラータイプのナイトライト等に最適です。
ソーラーライト向けの半導体ですが、太陽電池をつながずに電池だけ接続すれば白色LEDを点灯させるシンプルな昇圧ドライバとして応用もできます。
・ニッカド、ニッケル水素充電池1セルで白色LEDを点灯させることができます。
・太陽電池(入力電圧)が0.01V位まで下がるとLEDが点灯します。
・太陽電池(入力電圧)が0.04V位に上がるとLEDが消灯します。
・CHIP LINK SEMICONDUCTOR
秋月電子通商 4個入 150円
CL0116 data sheet


・ソーラLEDドライバIC CL0116
・マイクロインダクター330μH
・LED
・1.2V ニッケル水素電池
・ソーラーパネル(DAISOガーデンライトを分解・流用)


室内に置いているので、ソーラーパネルの電圧が低下して、LEDが点灯しています。

■自動点灯回路

このままでは、ソーラーパネルを外しているときは、いつでも点灯してしまうので、 パネルを外した状態でも暗くなったら光るように、照度センサーを追加します。

照度センサ(フォトトランジスタ)560nm NJL7502L
・新日本無線株式会社(New JRC)
・ピーク波長:560nm
・光電流:33μA (100lux)
・半値角:±20度・応答時間:10μs
・人間の視感度特性に近いフォトトランジスタです。
・CdSセルからの置き換えにも適します。環境問題により有害なCdSからの置き換えが進んでいます。
・照明・玩具などの制御、TVなどのディスプレイ輝度調整などに
秋月電子通商 照度センサ 560nm NJL7502L (2個入)100円

暗くなるにつれて、LEDが徐々に明るさを増すようにするなら、2SC1815のような汎用トランジスタを使えばよいのですが、 今回は、ある暗さになるとパッと一定の明るさで光るようにしたかったので、MOSFETを使ってみました。

MOSFET 2N7000
Gate Threshold Voltage:
0.8(Min)~3.0(Max)V

MAXIMUM RATINGS
・Drain Source Voltage:60V
・Drain-Gate Voltage:60V
・Gate-Source Voltage:±20V
・Drain Current:200mA

→ Ref.Datasheet

LEDに対して並列に、明るさを感知する照度センサー(フォトトランジスタ)を配置しています。
太陽電池(ソーラーパネル)からの電圧が0.01V位まで下がるとLEDを点灯させるために電流が流れようとしますが、 MOSFETのゲート電圧が印加されないと点灯しません。
これにより太陽電池を外した状態で使用する場合に、勝手にLEDが点灯してしまうことを防いでいます。
暗くなると、照度センサーの抵抗値が上がり、180KΩの抵抗と照度センサーに挟まれた部分の分圧が上昇します。
この分圧がMOSFETのゲート電圧のしきい値を上回ると、LED側の回路にLEDが点灯するための十分な電気が流れます。


どの程度、暗くなったところで点灯させるか、お好みに合わせて分圧に使用する抵抗の抵抗値を変更してください。

プリント基板に余裕があったので、3.3V昇圧回路も組み込みました。
出力側端子に別にLEDを繋いで、トグルスイッチを切り替えると、明るいナイトライトとしても使えます。

■3.3V昇圧回路
次に1.2Vのニッケル水素電池から3.3Vに昇圧して給電する回路を追加します。
HT7733A PFMステップアップDC/DCコンバーターICは、0.7~6Vの入力電圧を、3.3V固定、最大200mAで出力します。
→ Ref.HT77XXA PFM Steu-up DC/DC Converter


■参考文献
暗くなると自動点灯するセンサライトを作ろう
 Raspberry Pi(ラズベリー パイ)は、ARMプロセッサを搭載したシングルボードコンピュータ。イギリスのラズベリーパイ財団によって開発されている。
2019.12.13 モバイルバッテリーによる瞬間停電対策
2020.01.01 1280x800 HDMI MONITOR
2020.01.12 micro:bitをコマンドラインで使う
2020.02.04 サーマルプリンタを使う
2020.03.27 M5Stackキーボードを利用する
2020.04.10 電卓を制御して数字を表示する
2020.05.06 箱庭回路 蓄電&昇圧回路
2020.06.29 液晶キャラクターディスプレイLCD1602A
2020.08.03 Seeeduino XIAO
2020.08.09 LGT8F328P - Arduino clone
2020.09.18 電流計測モジュール INA219
2020.09.04 箱庭回路 センサーライト
2020.09.29 シガーライターIC s090c
2020.10.13 自動給水装置 LM393+NE555
2020.12.05 FM放送受信 TEA5767
2021.01.30 DVD Player LED
2021.02.16 癒しの電子回路
2021.03.06 疑似コンソール
2021.04.13 GPIO拡張
2021.08.08 電子ペーパー
2021.09.04 AVRマイコン・ATTiny85
2021.09.25 pH測定
2021.10.23 低周波発振回路
2021.11.06 増幅回路
2021.11.13 NTP時刻取得と活用
2021.11.27 GPS情報取得
2021.12.11 GR-KURUMI
2021.12.25 ATMEGA328P 3.3V/8MHz
2022.01.11 AS-289R2 プリンタシールド
2022.01.25 TM1637 & ATtiny85
2022.02.22 Raspberry Pi Zero 小道具
2022.03.01 ATTinyCore
2022.03.18 Adafruit QT Py + XIAO Expansion board
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