楽しく遊ぶための初心者にもわかる電子工作のヒント

マルチバイブレータでLEDを点滅させる

前のページでは、ブロッキング発振という方法で、スピーカーからビープ音を鳴らしましたが、ここでは、トランジスタを利用した発振でよく取り上げられる「マルチバイブレータ」についてみて見ましょう。

マルチバイブレータは、2つの増幅回路をたすき掛けにつないで、ON-OFF(発振)するように考えられた回路で、ブロッキング発振と同様に、発振の安定性などの品位はあまり良くはないのですが、使用する部品数が少なくて、簡単に共振周期を変えることができるので、電子工作でタイマーやLEDなどの点滅させる回路などに利用できます。



マルチバイブレータ回路を組んでみよう

  

今回のマルチバイブレータ回路

5Vの電源を使って、2SC1815x2 にコンデンサをつけてあり、そのコンデンサの充放電によって、LEDが点滅を繰り返します。

33kΩと10μFを違った値に変えるとLEDの点滅周期が変わります。

33kΩをあまり小さくすると、ベース電流が増えすぎるので、例えば、10~50kΩ、1~200μF程度の手持ちのものに変えてみると点滅周期が変わるのがわかります。

もちろん2SC1815を他のNPNのバイポーラを使っても、特に問題はありませんし、220Ωを小さくすると若干、LEDが明るくなりますので、ともかく、色々と部品を付け替えて遊んでみるといいでしょう。

ブレッドボードに組んだマルチバイブレータ回路

マルチバイブレータは「たすき掛け」という表現がありますので、そのイメージになるように、上の回路図を「たすき掛け」風に書き換えると、下図のようになります。

書き換えてみたのがこの回路です。

このように書き直すだけで、前の図とイメージが大きく変わります。 この2つが同じだと言うのは、非常にわかりにくいかもしれませんが、これは、慣れるしかしようがないのでしょうね。

ここでは、R1とR2の33kΩ抵抗器とC1とC2の10μFコンデンサを取り替えると周波数が変わるのですが、ちなみに、書籍によれば、R1=R2、C1=C2 の場合は、およその周波数は 0.271/RC とあります。

この図の回路の場合で計算してみると、 0.271/(33x1000)/(10x0.000001)≒0.8秒 となります。

次に、RとCを変えて、点滅周期がどのようになるかを見てみましょう。動画をとりました。

CRを変えてみます CRを変えると点滅の周期が変わる様子(約50秒の動画)

ここでは、①4.7μ+4.7μ →②10μ+10μ →③100μ+100μ →④4.7μ+100μの順ですが、このように、コンデンサ容量を変えるだけで点滅周期が簡単に変えることができます。

②の場合は、計算値の0.8秒に近い感じで点滅していますね。

方形波のような波形が見られました

簡単なオシロスコープでその波形を見たところ、(簡易なオシロスコープなので信憑性は低いのですが)方形波のようなものになっていますので、LEDだけでなく、周期を大きく(長く)取れば、モーターの間欠運転などの、なにかに応用して使えそうな気もします。

ここでは、そういうイメージを持っておいていただければ、後々で何かの応用ができるでしょう。


音の変化に変えることはできるのでしょうか?

前のページのブロッキング発振では、コンデンサを小さくして、発振周期で音を変えましたが、もちろん、この場合も、コンデンサを小さくすると周波数が高くなりますので、スピーカをつなぐと音が出るはずです。

先程の計算式 f=0.271/RC を利用して、500Hzの音をだしたいのであれば、この式を変形して、 C≒0.271/R・f から、C≒16pF ですので、早速試してみましょう。

細かいことを検討すると、わからないことも多いですので、ともかく、おおよその見当をつけて回路を考えることにします。

手元にあるスピーカは インピーダンス8Ω、片側にスピーカをトランスをつけずにつなぎます。

そうすると、LEDはダイオードなので、順方向に電流が流れるだけですので、そのままつけたままにしていますが、制限抵抗220Ωにしておくと、音が小さくなりそうなので、小さくします。・・・・・・。

これ以外にも検討しなくてはならないかもしれないのですが、よくわからないので、とりあえず、次のような回路を考えて、ブレッドボードに組んでみます。(案ずるより産むが易し???)

持ち合わせのコンデンサや抵抗に適当なのがなかったので、下のようなものを使用しました。

最終回路です

それぞれをの抵抗やコンデンサを実測して、上の式で計算してみると500Hz前後の音がでてくれるはずです。

電圧をかけると、両方のLEDは点灯しっぱなしになり、スピーカーからの音は、そこそこの音程の音がでているのですが、ですが、やはり、音が非常に小さいのは仕方がありません。

LEDはON-OFF周期が早すぎて、多分、目がついていかないので、点灯しっぱなしのように見えます。

そして、音が小さいので、スピーカに流れる電流を測定したところ、33mA流れています。

スピーカに加わる電圧が低いためにコーン紙を振動させるには、パワー(電力量)が不足しているのでしょうか。

電力増幅するといいのでしょうが、ここでは、「発振」の確認ですので、一応、所定の発振が行われているようだ・・・ということで、ここはこれでおいておきますが、こういうことを発展的に考えていくと面白そうだ・・・というところを残しておいて、今回はこれまでとします。 


→センサー(CdSセル)を使ってみる

→タイマーICを使って発振をみてみましょう

→目次のページへ


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