CDSを使った回路について

Question

こんばんは。ラジコンカーにLEDのヘッドライトをつけようと考えています。しかし、常時点灯してしまってはバッテリーの無駄使いとなりますので、CDSを使って夜の(夕方も)暗いときにだけ点灯する回路をつくろうと思っています。使う部品は、LED二種類を各2個ずつ計4個、抵抗、CDS、トランジスタです。一応自分で回路を作ってみたのですが、これでは周囲の暗さによってライトの明るさも変わってしまいそうです。ラジコンカー(一応クルマ)ですのでライトは点灯or消灯のみにしたいのですがフォルムの隙間の大きさ上、サイズが大きく、作動時に音のするリレーは使いたくありません。そこで質問です。CDSを使って暗くなると自動点灯して、なおかつトランジスタを使ってライトをONかOFFのみで動かす回路を教えてください。お願いします。下に補足説明を書いておきます <添付回路の説明> 頭の中では、トランジスタのベースに暗くなると電気が流れて、LEDの回路にバッテリーから6Vがじかに流れるためライトが点灯すると考えて作りました。 <部品の説明> バッテリーは単3×4本の6Vです。 LED(1)は3.6V、20mAでLED(2)は3.4V、25mAです。トランジスタは2SC1815GR(hFEは200～400)を使いたいです・・・抵抗は、バッテリーからじかに流れた時用に、LED(1)の上は120Ω、LED(2)の上は104Ω外以下と考えており、左上の抵抗の値は出し方が分かりません(汗　←教えてください(=_=)

Teleskope · Accepted Answer

（サッカー観戦でこのスレをすっかり忘れてました、すみません）　pnpがお有りですね、不完全ながら動いてる現在の回路に Tr2,R2,R3 を追加してみてください。　CdS,R1,Tr1(2SC1815GR),Ra,Rb,LED などはそのまま引き継いで、回路がうまく動いたら R1 で感度を再調整。

　Tr2は2SA1015GR、R2は約1kΩ程度、R3はヒステリシス感度調整です、最初は約100kΩ程度で。調整の時ゼロにしないでください。（図のR3はTr2のコレクタからTr1のベースにつなぎます。）

　　V+　　　　　　　　　　V+
　　｜　　　　　　　　　　｜
　　│　　Tr1　　　　　　E
　　R1　　　┌─-R2─B　Tr2
　　│　　　Ｃ　　　　　　C
　　├──Ｂ──R3─┴┬┬┬┐
　　│　　　Ｅ　　　　　　　 RaRaRbRb
　　CdS　　│　　　　　　　｜｜｜｜
　　｜　　　｜　　　　　　　▼▼▼▼LED
　　┷　　　┷　　　　　　　┷┷┷┷
　9P5-1/H　　　　　　　　白白 赤赤


　CdSにヘッドライトの明るさが入らないよう、取り付け場所に御注意ください。じつは高輝度LEDが普及する前、同じようなケースを見たことがあります。大サイズのCdSを白熱ランプのそばに堂々と付けてあって、点灯時の漏れ光が当たってました。大きければ感度が良いと思ったようです。（物性的なものなので変わりません。）　対策は 取り付け場所を変えるために目立たない小サイズに変えて 上に向けて 円筒で側光を防ぐ など苦労してました。
（余談でした。トランジスタの電流容量が余裕がないので、できれば今風なパワーMOSトランジスタや、CMOSの555タイマーなどを揃えておいた方がいいかと。今回の要求機能には555が最適なデバイスです。）



補足；
　npnとpnpを入れ替えたコンプリメント回路は下図になります。CdSを上下入れ替えるほか抵抗値は上図と同一です。

　　V+　　　V+　　　　　V+　白白 赤赤
　　｜　　　│　　　　　 └─┬┬┬┐
　　│　　　│　　　　　　　　RaRaRbRb
　 CdS 　 　|　　　　　　　　　｜｜｜｜
　　│　　　E　　　　　　　　　▼▼▼▼LED
　　├──Ｂ──R3─┬─┴┴┴┘
　　│　　　C　　　　　　C　 RaRaRbRb
　　R1　　　└─-R2─B
　　｜　　Tr1　　　　　　E　Tr2
　　┷　　　　　　　　　　┷
　9P5-1/H

Teleskope · Answer

ごめんなさい、そういうことです。
　　Variable Resisitor

Teleskope · Answer

　

　
>>　R1の値はどのくらいにすると良いですか？ <<

　そうか、まだCdSとか買ってなかったんですね。私はホビーではCdSは使わない（カドミウムゆえ）方針なので特性が分からないんです。検索したら、実測した学生実験のデータがありましたのでそれから100lux程度（夕方）で 20kΩ程度と推定して、R1は150kΩ程度か？と。調整にVRを使うなら300kΩとか500kΩでしょうか。
　ヒステリシス調整の R3 をVRで調整するときは安全のため直列に10kΩ程度を入れておくと良いです。

　（参考までに；私はフォトトランジスタ（東芝TPS601）を常用してます。そしてほとんどマイコンしか使わなくなって、トランジスタやディジタルICは数品種が集中的に使われてあとは放置状態ですね。）
　
　

ext · Answer

４０代。男性。ハード設計歴１８年。

御質問者さまがお考えになった回路は、御自分でも御指摘のように、暗くなると徐々に光り始めて、明るくなると徐々に暗くなるようです。
御質問者様の仕様を整理しました。

＜仕様＞
電源電圧　　：６Ｖ（単３×４本）
トランジスタ：２ＳＣ１８１５ＧＲ（ｈｆｅ２００）を使用のこと。
ＬＥＤ１～２：Ｖｆ＝３．６Ｖ、Ｉｆ＝２０ｍＡ
ＬＥＤ３～４：Ｖｆ＝３．４Ｖ、Ｉｆ＝２５ｍＡ
動作　　　　：暗くなると点灯。明るくなると消灯。
光センサー　：ＣＤＳ（硫化カドミウム）：しきい値＝５０ｋΩ
注）ＣＤＳの仕様が良くわからないので私の経験上での数値として考えます。暗くなるしきい値を５０ｋΩと推定します。

＜設計＞
御質問者様の回路は、暗くなると徐々に光り始めて、明るくなると徐々に暗くなります。回路にヒステリシス（応差）をつけて「点灯」、「消灯」の二つの状態しかない動作に改造します。

２ＳＣ１８１５のコンプリメンタリ（２ＳＣ１８１５はＮＰＮ。同じ特性でＰＮＰのものを示します）の２ＳＡ１０１５を使用して、点灯レベルをシフトし、ヒステリシスをつけます。２ＳＡ１０１５は２ＳＣ１８１５と同じく汎用の定番トランジスタですので秋月電子通商（http://akizukidenshi.com/）や町の部品屋で簡単に手に入ります。

また、ＣＤＳのしきい値を５０ｋΩとしたためこれと釣り合うＲ３，Ｒ４の値が大きくなり２ＳＣ１８１５のベース（Ｂ）に流す電流が小さくなりました。
それではＬＥＤに電流を流せないためＴＲ１は２ＳＣ１８１５をダーリントン接続にして使います。
このため、ＴＲ１のＶＢＥ‘＝ＶＢＥ×２＝０．６×２＝１．２Ｖとして計算しました。
ＣＤＳの仕様がわからないので推定としました。実際には調整が必要です。
点灯時の暗さ調整はＲ４（数百ｋΩ～数ｋΩ），ヒステリシス調整はＲ３（数百ｋΩ～数ｋΩ）です。値を変えてみてください。

ＴＲ１　：２ＳＣ１８１５ダーリントン、グレードはＹ，ＧＲ可。
ＴＲ２　：２ＳＡ１０１５、　　　　　　グレードはＹ，ＧＲ可。
Ｒ１　　：３．１ＫΩ、　１／８Ｗ、±５％、炭素皮膜抵抗
Ｒ２　　：６．２ｋΩ、　１／８Ｗ、±５％、炭素皮膜抵抗
Ｒ３　　：１００ｋΩ、　１／８Ｗ、±５％、炭素皮膜抵抗
Ｒ４　　：１００ｋΩ、　１／８Ｗ、±５％、炭素皮膜抵抗
ＣＤＳ　：点灯しきい値５０ｋΩ、消灯しきい値２５ｋΩ
ＲＩＦ１：１２０Ω、１／８Ｗ、±５％、炭素皮膜抵抗
ＲＩＦ２：１２０Ω、１／８Ｗ、±５％、炭素皮膜抵抗
ＲＩＦ３：１００Ω、１／８Ｗ、±５％、炭素皮膜抵抗
ＲＩＦ４：１００Ω、１／８Ｗ、±５％、炭素皮膜抵抗

＜回路図＞　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６Ｖ　　６Ｖ　　６Ｖ　　　６Ｖ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　－　　　－　　　　－　　　　－　　
　　６Ｖ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　　Ｉ　　　　Ｉ　　　　Ｉ　　
　　　－　　　　　　　　　６Ｖ　　　　　　６Ｖ　　　　　　　　　ＲＩＦ１　ＲＩＦ２　ＲＩＦ３　ＲＩＦ４
　　　Ｉ　　　　　　　　　　－　　　　　　　－　　　　　　　　　ＬＥＤ１　ＬＥＤ２　ＬＥＤ３　ＬＥＤ４
　　　Ｒ１　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　　　　Ｉ　　　Ｉ　　　　Ｉ　　　　Ｉ　　
　　　Ｉ　　　　　　ＴＲ２（Ｅ）　　　　　　Ｒ３　　　　　　　　　　■ーーー■ーーーー■ーーーー■　　
　　　■ーーーＴＲ２（Ｂ）　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　
　　　Ｉ　　　　　　ＴＲ２（Ｃ）ーーーーーー■　　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　
　　　Ｒ２　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　
　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｒ４　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　
　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　ＴＲ１（Ｃ）　　　　　　　　　　　　Ｉ　　
　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　■ーーーーＴＲ１（Ｂ）　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　
　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　ＴＲ１（Ｅ）　　　　　　　　　　　　Ｉ　　
　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　ＣＤＳ　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　
　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　
　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　－　　　　　　　　　　　－　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　
　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　０Ｖ　　　　　　　　　　０Ｖ　　　　　　　　　　　　Ｉ　　
　　　ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー　　


＜ＴＲ１ダーリントン接続＞
２ＳＣ１８１５×２
　　　　　　　　　　　ＴＲ１０（Ｃ）ーーーーーーーーーーーーーーー■ーーー（Ｃ）
　（Ｂ）ーーーＴＲ１０（Ｂ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ
　　　　　　　　　　　ＴＲ１０（Ｅ）ーーーＩ　　　　　　ＴＲ１１（Ｃ）
　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　ーーーＴＲ１１（Ｂ）
　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　ＴＲ１１（Ｅ）
　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｉ
　　　　　　　　　　　　　　　Ｉーーーーーーーーーーーーーーーーー■ーーー（Ｅ）

回路図の接続等わからない事がありましたらまた御質問ください。

コンパレーター（ＬＭ３９３）等を使う手もあります。こちらの方がすっきり部品点数も少なくなります。
御入り用でしたらまた御質問ください。

御参考になれば幸いです。

Teleskope · Answer

昼過ぎたので夜帰ってから回答します。少し教えてください。
１．2SC1815を1個だけでは無理です、他の石をお持ちなら品名を教えてください、pnpTrなら大変けっこうです。MOSFETでもけっこうです。
２．ディジタルICをお持ちですか。HC7400とかHC7404。かつ、１個が入るスペース有りますか？
３．CdSの型番を教えてください。分からなかったら丸の直径を。そして、この明るさ（暗さ）で点灯させたい、と思う室内の場所で、CdSの抵抗値をテスターで測ってください。また、この明るさでは絶対消えてて欲しいと思う場所で同様な調査を。そのさい、クルマに付ける高さで測ることです。自分の影にも注意です。
４．調整には可変抵抗が必須です、お持ちの抵抗値を。

CDSを使った回路について

この回答への補足

４０代。

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