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
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【開発環境関連】
【SNS関連】
【周辺機器関連】
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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
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