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LEDカーブトレーサ(4)

かなり間がありましたが、LEDカーブトレーサの作成を再開しました。

とりあえず、電圧制御部のテストをしてみることにしました。
回路は全部ブレッドボード上に組んでの確認です。

RIMG0207.JPG

RIMG0206.JPG

OPアンプの入力端子の±を間違えていたので、コンパレータ的な動作をしてビックリしましたが、配線を入れ替える事によって 1.2V~8V くらいの電圧をリニアに調整できるようになりました。

テスターだけで確認するのはチョッと不安があったので、念のためにオシロスコープで確認してみたところ、電圧調整で発振したような状況になってました。

power_control_01.png

これではマズイと思い、出力と並列に電解コンデンサ 470μFを付けてみると発振?は納まりました。ただ、470μFも入れてしまうとDAC端子との応答性が悪くなるので、100μFくらいにする予定です。

power_control_02.png

トランジスタは全部 2SC1815-Y でテストしたのですが、流石に電圧制御…電力消費用トランジスタが暖かくなっていたのでこの部分は TO-220 タイプのトランジスタにしようかと思います。

決まっていなかった抵抗値ですが、0.6V~9Vで1mA変化するとして、8.2kΩにしました。
動作させた限りでは問題なさそうでした。

led_curve_tracer_power_02.png

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LEDカーブトレーサ(3)

値が決まらず、長考しているが、1つ決まった。

led_curve_tracer_power_20101113

図中のR1であるが、これは、その下のトランジスタのエミッタ接地と考えれば話しが早い。この回路、OPアンプがどういう風に動いてくれるかが鍵となるが、感度が良すぎるのはよくないと思われる。かといって鈍感過ぎるのも考え物だが、それ以前にR1の消費電力が限界に達する。

決めた方法は結構えいやとロードラインを引いてその角度から抵抗値を出した。本当は9Vまで達しないので正確ではないが…。

LCT_loadline

この角度から、R1=88.88Ω E-12系列から近いのでは 82Ω である。この時、下側のトランジスタをめいいっぱい貫通させると 1Wくらいの電力を食わせる事になる。なので、R1は2Wの抵抗から選ぶとする。

残るはR2だが、これはどのくらいの値にするのが妥当なのだろうか?
もう少し考えてみることにする。

LEDカーブトレーサ(2)

前回の回路は両電源でかつ、100VACからとるようにしていたので複雑になりすぎていた。というか、何も考えてないのがバレバレの回路になっていた。LEDの特性の計測なので、それほど大げさにしなくてもよい。また、少し考えれば分かる事だが、正負両電源なんて必要ない。006Pの乾電池を使って単電源で動作するOPアンプを使えば、マイコン用に5Vに降圧するだけですむ。

LED_gauge

会社の休み時間にメモ用紙の裏側に手書きした回路図です。
回路は前回の物と同じ構成だけど、電圧降下やその他色々考えるとシンプルにできる。計測のAD変換はマイコンで行って、電圧制御用のDACは外部のチップを使うのが楽だな。マイコンはATtiny2313を使えば、PCとの通信にUSARTが使えるし、DAC制御にSPIを使うことができる。

この回路、まだ理解していない部分があって、値を決められていない抵抗が2カ所あるので何とか理解して値を決めねば。

LED簡易カーブトレーサ

手持ちのオシロ(SDS-200A)についてくるソフト(SoftScope2)では、測定したデータ(数値)をそのままExcel形式のデータへ変換してくれる機能がある。これを利用すると簡易版LEDカーブトレーサとして使えることが分った。

LED_simple_carve_tracer

上図のような回路を組み、GNDとLEDの両端の電圧を2つのプローブで計測し、そのデータをExcelに落とす。そして、電圧と抵抗値から電流を求め、プローブの電位差を求めると V-I特性の出来上がりである。

試しに秋月で売っている 3φLED(黄) OSYL3133A の特性を調べてみた。

OSYL3133A

簡易カーブトレーサでは電流制限回路が入っていないので、あっという間に多量の電流が流れるので注意が必要です。計測のコツは、少し大目の電流相当の電圧位置で、立ち上がりエッジでトリガをはってトリガポイントを後ろの方にする事ですかね。

LEDのV-I特性は、データシートにはなかなか描かれていないので、自分で測定してみるしかないのだ。

このグラフから、やはり、電流変化に対する電圧変化量が少なく、かつ少ない電流位置としては 7mA~10mA くらいだとわかる。他のLEDの特性も調べてそれぞれの良い点を見つけようと思う。

LEDカーブトレーサ(1)

真空管カーブトレーサの電圧制御回路の実験を兼ねてLEDカーブトレーサを作成してみます。なので、電圧制御回路は真空管カーブトレーサとほぼ同じ構成にします。LEDの場合、順方向電圧は0~3.5V位が計測できれば何色のLEDでも測れそうです。

真空管カーブトレーサで考えていた電圧制御回路では、トランジスタのベース-エミッタ間電圧 2個分の電圧が下限になるので、0Vから1V付近が変化点のLEDカーブトレーサとしては使えないです。そこで、マイナスの電圧を加えてその電圧を基準とした電圧制御を行う事とします。回路図はこれ(↓)です。参考にしたのは…この辺とかな…。電流制限(保護)回路も入れました。フの字型にしたかったのですが、真空管カーブトレーサの方に応用が利かない(かもしれない)のでやめました。フの字型の制限回路は『トランジスタ回路の実用設計』に載っています。


led_curve_tracer_schematic_01


回路を簡単にするために三端子レギュレータを使いました。トランジスタの降下電圧が最低で 0.6V x 2 = 1.2V なので -5Vまで振る必要はないのですが…。

電圧の制御はほぼ R1 の電圧降下分で決まります。Q1のhfeが十分大きいとするとR1に流れる電流は Q2 を流れます。従って、Q2の電流量を制御すればいい。Q2の制御にはオペアンプを介してマイコン制御のD/Aコンバータを使用します。これにより、R2経由でQ2のベース電流が決まります。

R3とC1の値は適当。この辺から値を貰いました。と言うか、オペアンプとQ2周辺の回路全般はこの回路図を参考にしました。R3の必要性ですが、おそらく、Q2のベース電圧が 0.6V を下回った時でもオペアンプから電流を出させるのと、0.6V以上の時も一定量以上の電流をオペアンプから出させるのが目的なのではないかと思います。『OPアンプ活用 成功のかぎ』にもそれっぽい事が書いてありました。
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