2021.10.2 2個のLEDを交互に点滅させる回路(非安定マルチバイブレータ回路)

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・発振回路とは

・トランジスタの基礎

・CRの充放電回路

今回は、LEDを交互に光らせる回路を作ります。そのなかで有名なのが、非安定マルチバイブレータ回路です。

コンデンサ、抵抗、トランジスタとLEDで構成できる回路で、アナログ回路で作れる発振回路になります。

抵抗値やコンデンサの容量を変えることで、周期を変えることができます。

今回は、まず二つのLEDを交互に光らせる回路を作りましょう。

・今回使用する主な部品

①抵抗

抵抗は、電流の量を調節できる部品です。この回路では、LEDの明るさの制限や、コンデンサに流す電流量の調節に使います。

②コンデンサ

コンデンサは、電気を一時的に蓄える部品です。空のコンデンサに電流を流すと、中に電荷がたまっていき、電圧が上がっていきます。コンデンサの容量(静電容量F;ファラド)が大きいほど貯められる電荷量が大きいため、同じ電流量であれば満タンになるまで時間がかかります。今回の回路ではこの仕組みを使って、交互に光らせる速さを決めています。

③トランジスタ

トランジスタは、三つの端子を持つ半導体で、それぞれ左からE(エミッタ)、C(コレクタ)、B(ベース)といいます。簡単にいうと、ベースに電流を流したら、コレクタ→エミッタ間が導通し、電流を流せる部品です。厳密に言うと、ベースに0.6V以上の電圧を印可しようとすると、コレクタ→エミッタの方向に、ベース電流のhfe倍(直流電流増幅率)のコレクタ電流が流れます。

④LED

LEDは、一定以上の電流を流すことで光る部品です。ダイオードの一種なので、流す方向が決まっており、端子の長いアノードからカソードへ流れます。

LEDを交互に光らせる回路

1図がLEDを交互に光らせる回路です。この回路は、D1,D2のLEDをおよそ1秒毎に交互に点滅させます。詳細な説明はコラムでしますが、ここでまず覚えてほしいのが、どの部品の数値を変えると、どうなるかということです。この回路は、LED毎に点灯する速度を決めることができます。D1の速度を決めるのが、R2の抵抗値とC2の容量です。R2の抵抗値を増やす、またはC2の容量を増やすことで、D1の点灯時間が長くなります。もちろん減らせば早くなります。同じように、D2の点灯時間は、R3の抵抗値、C1の容量で決まります。なので、D1側のCR,D2側のCRの値がお互い同じであれば、両者の点灯時間は同じになります。

さっそく作ってみよう

それではさっそく、ブレッドボードで配線していきましょう。

用意したブレッドボードは、秋月電子で販売されている30列のものです。

この大きさのブレッドボードであれば、なんでも使えます。あとは、配線用のジャンパピンと単三2本用の電池BOXです。

次に、LEDの端子を処理します。LEDは端子の長さが違うため、写真8のようにラジオペンチで曲げます。端子の長さを写真9のように揃えたらブレッドボードに差し込みます<写真10>。

写真7 ブレッドボード工作三点セット
写真8 ラジオペンチでLED端子を曲げる
写真9 長い方の端子を曲げて長さをそろえる
写真10 まずはLEDから配線

トランジスタは、回路図の通り左右対称に配線したいので、写真11のように左側を表向き、右側を後ろ向きに差し込みました。また、トランジスタのエミッタ(正面右側)を、青いマイナス側につなぎます<写真12>。

写真11 トランジスタを差し込む
写真12 エミッタ-GND間を接続

電解コンデンサには極性(+やー)があります。端子の長さが違うので、ラジオペンチで曲げて長さをそろえましょう。写真14のように電解コンデンサのマイナス極を内側に向けて差し込み、R2,R3(10kΩ)を差し込み回路は完成です。

写真13 電解コンデンサの端子をそろえる
写真14  マイナス極を内側に差し込む
写真15 R2,R3を差し込む

最後に、プラス側のライン(赤)に電池のプラス極(赤)を、マイナス側のライン(青)に電池のマイナス極(黒)をつないで完成です。

写真16 乾電池をつないで完成

LEDの点滅速度を変えてみよう

①コンデンサの容量を変えてみよう

それでは、次にコンデンサの容量を10倍に増やしてみましょう。

時定数もかなり伸びるので、点滅速度が遅くなるはずです。

②抵抗値を変えてみよう

抵抗値を増やしても、点滅速度を遅らせることができます。

左図の回路の場合は、変える箇所はR2とR3の抵抗です。

今回使用した部品

今回使用した部品を下記に示します。ぜひチャレンジしてください。

ブレッドボードは部品表に乗っていませんので別途調達してください。

 記号部品名部品の内容使用数[個]購入数[袋]価格(円)店舗名通販サイトデータシート
BAT電池BOX単三2本用1150秋月電子通商通販リンク
R1,R4抵抗51Ω 1/4W21100秋月電子通商通販リンクデータシート
R2,R3抵抗10kΩ 1/4W21100秋月電子通商通販リンクデータシート
R2,R3抵抗100kΩ 1/4W21100秋月電子通商通販リンクデータシート
C1,C2コンデンサ47μF35V2110秋月電子通商通販リンクデータシート
C1,C2コンデンサ470μF35V2140秋月電子通商通販リンクデータシート
D1,D2LED5mm 赤2240秋月電子通商通販リンクデータシート
Q1,Q2トランジスタ2SC1815(20個入り)21100秋月電子通商通販リンクデータシート
BAT乾電池単三電池(4個入り)1180秋月電子通商通販リンクデータシート
部品表

今回の記事データ

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