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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、単なる昇圧回路をして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

【深層学習関連】
20.11.21 深層学習 第1回環境整備
20.12.19 深層学習 第2回マルコフ連鎖・自動歌詞生成
21.01.02 深層学習 第3回コード進行解析

【画像処理関連】

20.05.28 画像処理 第1回トイカメラ
20.06.09 画像処理 第2回カメラモジュール制御
20.06.28 画像処理 第3回リアルタイムクロック
20.07.08 画像処理 第4回電源回路
20.10.27 画像処理 第5回自作デジカメ初号機完成
20.11.10 画像処理 第6回ドーナツデジカメ
【音楽関連】

20.01.05 第1回 abcjs 楽譜作成・演奏スクリプト
20.01.09 I2S通信によるハイレゾ音源再生
20.01.18 MIDI再生:FM音源YMF825+Arduino編
20.01.24 FM音源YMF825+micro:bit編
20.02.13 Piano Hat & Rosegarden
20.06.22 波形処理 第1回 音の波と三角関数
20.07.22 波形処理 第2回 平均律と純正律
20.08.26 波形処理 第3回 黒鍵と白鍵
21.01.02 深層学習 第3回 コード進行解析
21.01.16 波形処理 第4回 コード演奏
【WEBサイト構築関連】

19.10.15 第1回 前準備
19.10.20 第2回 Ubuntu Server インストール
19.10.27 第3回 Ubuntu Server 詳細設定
19.10.28 番外編 無線LAN接続設定
19.11.02 第4回 Apache WEBサーバ設定
19.11.05 第5回 PHP 設定
19.11.10 第6回 MySQL 設定
19.11.11 第7回 DNS (bind) 設定
19.11.16 第8回 メールサーバ(Postfix)設定・前編
19.11.21 第9回 メールサーバ(Postfix)設定・後編
19.11.24 第10回 ファイアウォール(iptables) 設定
19.11.25 第11回 crontab 設定
19.12.01 第12回 運用準備
19.12.03 第13回 Windowsパソコンに開発環境を作る
19.12.05 第14回 WEBサーバー公開
19.12.10 第15回 動的サイト制作
19.12.11 第16回 簡単なアクセスカウンターを作る
20.03.04 TTGO-Camera による定点観測・WEB公開
21.03.15 第17回 サーバ・リプレイス
21.03.27 第18回 システム移行
【開発環境関連】

19.12.19 Raspbian Stretch LITE インストール
19.12.19 ファイル共有 dokany + Win-sshfs
19.12.26 Arduino開発環境構築 PlatformIO
20.02.04 電子組版 upLaTeX
21.04.13 GPIO拡張
21.04.14 無線LAN動的切替え
【SNS関連】

20.03.18 テキスト読み上げ gTTS
20.04.24 Twitter-LINE連携によるビジネス活用
20.05.19 テキスト読み上げ AquesTalk pico LSI
21.02.27 TweLite Neural Network 第1回環境設定
【周辺機器関連】

20.01.01 1280x800 HDMI MONITOR
20.01.12 micro:bitをコマンドラインで使う
20.02.04 サーマルプリンタを使う
20.03.27 M5Stackキーボードを利用する
20.06.29 液晶キャラクターディスプレイLCD1602A
20.08.03 Seeeduino XIAO
20.08.09 LGT8F328P - Arduino clone
20.09.18 電流計測モジュール INA219
21.02.09 Raspberry Pi Pico 開発環境構築
21.03.06 疑似コンソール
21.03.20 Raspberry Pi Pico 突入電流制御
21.04.04 Raspberry Pi Pico Explorer Base
【その他】

19.12.13 モバイルバッテリーによる瞬間停電対策
20.04.10 電卓を制御して数字を表示する
20.05.06 箱庭回路 蓄電&昇圧回路
20.09.04 箱庭回路 センサーライト
20.09.29 シガーライターIC s090c
20.10.13 自動給水装置 LM393+NE555
20.12.05 FM放送受信 TEA5767
21.01.30 DVD Player LED
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ラズパイマガジン2021年春号
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【仕様概要】CPU:ARM 1.2GHz 4コア、GPU:2コア 3D・動画支援、RAM:1GB、ネットワーク:LAN/Wi-Fi/Bluetooth、インターフェース:USB/HDMI/オーディオ/GPIO(UART/I2C/I2S/SPI...)。

Arduino Nano
ATmega328搭載/ 動作電圧: 5V/ 入力電源電圧(推奨):7~12V/ デジタル入出力ピン: 14本/ PWMチャンネル: 6本/ アナログ入力チャンネル: 8本/ 直流電流(1ピン当り最大): 40 mA/ 直流電流(3.3Vピン、1ピン当り最大): 50 mA/ Flashメモリ: 32 KB (ATmega328) 内2KBはブートローダーで使用/ SRAM: 2 KB (ATmega328)/ EEPROM: 1 KB (ATmega328)/ Clock Speed: 16 MHz
逆引き PIC電子工作 やりたいこと事典
機能が豊富で、速度・アナログ制御・省電力性・コストの面でもアドバンテージをもつPICマイコン。そんなPICマイコンの使い方を、目的別にやりたいことから引ける、逆引きタイプのガイドブックです。
C言語による PICプログラミング大全
2002年に初版、2009年に第2版を発売した名著『C言語によるPICプログラミング入門』 が大幅リニューアルし「大全」として生まれ変わりました。 本書では、機能豊富なPIC16F1シリーズを使いこなすために、統合開発環境を MPLAB X IDEに、CコンパイラはMicrochip Technology社純正のXC8に、それぞれ変更しました。 C言語でPICマイコンのプログラミングを始めたい方から、最新のPICマイコンの機能をとことん使い倒したい方まで、必ず役に立つ1冊です。
PICと楽しむRaspberry Pi活用ガイドブック
「PICマイコン+Raspberry Pi3B」という組み合わせで、高機能な電子工作を簡単に実現し、電子工作を各段に高度化する方法について解説していきます。
ESP32&Arduino 電子工作 プログラミング入門
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超特急Web接続!ESPマイコン・プログラム全集
IoT技術の回路とプログラムを解説しました. トランジスタ技術2016年9月号と2017年3月号の特集に 最新の情報を加筆して一冊に仕上げました. 回路とプログラムのサンプル資料として最適です. ラズベリー・パイやIchigoJamを連動させた例も紹介しています
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