今回は機能について投稿します。
回路図
この回路は大きく分けて、電源部・駆動部・制御部に分けて考えることができます。
電源部
まず電源部、今回の電源は単3電池4本(1.5V×4=6.0V)を使用し、半固定抵抗で
LEDの調光を行うことで余分な明るさを無くし、電池容量の消耗を抑えました。
駆動部
次に駆動部、47Ω抵抗はLEDに過電流が流れるのを防止する役割もありますが、
各LEDに流れる電流を均等にする役割も持っています。
私が大学生の頃、考えなしに47Ω抵抗をつけずに複数のLEDを並列に接続して、
LEDの光り具合にばらつきが出てしまったのは苦い思い出です…
また、電源部との兼ね合いが必要ですが、LEDでは電圧降下
が発生するのでLEDに流したい電流値に対してぎりぎりの抵抗(6V電源の場合、
20mAをLEDに流したいとして半固定抵抗0Ω、6÷0.02=300Ω抵抗)を接続すると
LEDで2.0V程度電圧降下が発生するので、(6-2)÷300Ω≒13mA程度しか
流れない現象が起こります。
LEDに直列に接続する抵抗値はLEDが2.0V程度の電圧降下を起こすことを考えて
決める必要があります。LEDの電圧降下を踏まえて、LEDに流れる電流の調整が
できる半固定抵抗はとても役に立ちました。
制御部
最後に制御部、NMOSFETによるスイッチ動作とCdsセルによる光センサーで、
周囲が暗くなるとLEDが点灯し、明るくなってくるとLEDが自動的に消灯してくれます。
NMOSFETはG-S間(ゲート・ソース間)の電圧が一定以上になるとD-S間(ドレイン・ ソース間)に
電流が流れ、LEDにも電流が流れるようになります。G-S間の電圧値は、Cdsセルの抵抗値と1MΩ抵抗
による分圧の法則により決定し、Cdsセルの抵抗値が高くなるほどG-S間の電圧値は高くなります。
Cdsセルは周囲が暗くなるにつれて抵抗値が高くなる性質を持つので、周囲が暗くなったら自動的に
消灯してくれる機能を実現します。
作成してみて思ったこと
MOSFETを用いた回路を初めて作成してみましたが、MOSFETによるスイッチ動作
がとても便利であることを実感しました。今度MOSFETを用いたスイッチング回路
(昇降圧回路等)の作成に挑戦してみようと思います。
部品選定時の反省点としては、LEDは黄色・20mA・20mcd(カンデラ)のものを使用しましたが、
明るさの単位であるcd(カンデラ)をよく考えずにLEDを選んでしまい、あまり明るく光らせることが
できませんでした、次回作成するときはcdの値がもっと高いもの(70mcd以上のもの)で作成することにします。