双方向赤青LEDにおける高速交流のデューティ比制御による色彩制御

はじめに

こんにちはゾディアックです。
この記事はアドベントカレンダー
PMOB Advent Calendar 2018 - Adventar
6日目の記事です。
只今著者は良い気分であります。
又、投稿が遅れて申し訳無いという気持ちも相まって、
割りと親切に書こうと決意致しました所存であります。
どうか御覚悟をといったところでしょうか。

双方向赤青LEDに関して

最近秋月電子で発売された、
電流を流す向きで赤と青別の色が光る
(向きは忘れただってどっちでもいいし)LEDで、
私が勝手に双方向と呼んでいるだけです。

足は二本だけ。
これです
２色ＬＥＤ 赤・青 ５ｍｍ ２端子 ＯＳＲＢＰ２５１１１Ａ （１０個入）: LED(発光ダイオード) 秋月電子通商-電子部品・ネット通販
端子が二端子なので、どのように使うか考えていました。

メカニカルリレー触ってたら気が付いた

最近は、二回路C接点メカニカルリレーに触れてみたんですが、
コイルの音がカチカチと鳴るもので、とても良いものです。

一番左がコイルで、コイルに電圧を加える可否で、
右のスイッチを切り替えられるもので、切り替え時に音が鳴る。
詰まりは、1-16が0[V]の時に4-6と13-11で導通し、
1-16が5[V]の時に4-8と13-9で導通するということです。
然しコイルに電流をある程度供給する必要があり、
さもないと切り替わりません。
これを使うメリットは大いにあります。
一つは一つの入力での複数スイッチの自動制御が可能なことです。
一々手でやらなくて良いのですよ。
二つ目は高い絶縁性です。コイル部分と制御回路が独立されている故に、
コイル部分と制御する回路で、電圧の異なる回路で使えますね。
これです
５Ｖ小型リレー 接点容量：２Ａ ２回路Ｃ接点 ９４１Ｈ−２Ｃ−５Ｄ: パーツ一般 秋月電子通商-電子部品・ネット通販
接点というのも種類がありますが、今回使ったのはC接点です。
これが割りと肝となってきます。
OFF時に導通する回路とON時に導通する回路があるのが重要であります。
そこでこういう回路を考えてみたわけです。

コイルOFFの時に赤が光り、ONの時に青が光ります。
CRDというのは定電流ダイオードのことで、一定の電流を流します。
ここでは20[mA]です。LEDは流せる電流が大体決まっていて、
流しすぎると発熱で燃えます。

ここでですよ。このコイル切り替えを高速でやったら、
一体どうなると思いますか。
赤と青が同時に光って見える筈です。

人間の目はアホです。蛍光灯のglimpseさえ知覚できないのです。
ですから、人間の目を欺くくらいは、比較的に容易でしょう。
然しながら、リレーのコイル駆動はそんなに高速に行えません(物理的に)。
故にどうすべきか。

FETとか使ってみようか

field-effect-transistor の略で、従来とは構造の異なるトランジスタです。
スイッチングとか高速に動作してくれるので、
高速駆動制御したい今回は重宝しました。
それに論理回路ってトランジスタだけで構成できるんですよ。

ONOFFの繰り返しの周期的出力をパルスと呼びますが、
パルスにnot回路をかますと反転して返ってきます。
更にnot回路をかませば出力は元に戻ります。
こんな回路を考えてみました。

使ったFET
ＮｃｈパワーＭＯＳＦＥＴ ２ＳＫ４０１７（Ｑ） （６０Ｖ５Ａ）: 半導体 秋月電子通商-電子部品・ネット通販
安価で速く小さくてお手頃、pチャンネルです。
できたやつ
ブレボに刺して使えます。
本来ブレボは高周波向きませんが、まあめんどいので良いです。
パルス発生のオシレーター

お馴染みのタイマーic555を使ってパルスを得ます。
ボリュームを変えると周波数やデューティ比を調節できます。

できましたよ

低周波。波打ってます。

高周波

カメラって凄くて、
高周波でも「さては高周波だなテメー」
と易々と看破してきます。故に波打つ訳です多分。
点滅を高速にすることで、同時点灯に見えるのと、
デューティ比制御で色彩コントロールもまあ成功です。

最後に

寒いですね。