[[Arduino勉強会]]

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2015/10/17からのアクセス回数 &counter;

** LEDイルミネーション [#od6d50e9]
トランジスタ技術2015年10月号(トラ技2015/10と書きます)で紹介されている
「手を叩くと光り出すフルディスクリートLEDイルミネーション」
を作ってみました。

部品もCQ出版で購入できるので、地方に住む私でも簡単に実験ができました。

&ref(board.png);



実際に動かしている動画が以下に公開しています。


- https://www.facebook.com/hiroshi.takemoto.94/videos/877183202388707/?l=4810678554336115820


*** 回路 [#u83d4426]
全体の回路をトラ技2015/10の図2から引用します。


&ref(sch.png);




*** トランジスタの基礎 [#p93d43d6]
トラ技2015/10の特集記事はとても良くできていて、回路の抵抗値がどのようにして
計算されたのか実験とLTSpiceを使ったシミュレーションで丁寧に説明しています。

基本は、以下の3つです。
- ベース・エミッタ間の電圧: \(V_{BE}\) = 0.6 〜0.8 V(計算では0.6Vで計算しています)
- トランジスタの電流増幅は: Ic = β Ib(通常β=100で計算します)
- オームの法則: V = R I

これまで、何の疑問もなく\(V_{BE}\)は0.6と覚えていましたが、
0.6V近辺で頭打ちになる性質を使って、電圧の計算がとても簡単にできることを再確認しました。

トランジスタの\(V_{BE}\)を測る回路をトラ技の図7から引用します。

&ref(fig7.png);



この回路をブレッドボードに以下の様に組み立て、Arduinoのオシロスコープと
Arduinoを使ったノコギリ波で試してみました。
((Arduinoのスケッチは、[[arduino/DACを試す]]を参考にしてください。今回は4096ではなく、2048でループを回しました。))



&ref(Vbe_brd.png);



[[Arduino勉強会/08-オシロスコープを使ってみる]]で紹介したArduinoのオシロスコープで、
ノコギリ波と\(V_{BE}\)を測ってみました。電圧は1メモリ1V、横軸の時間は1メモリ10m秒です。

上段のノコギリ波は、2.5Vまで直線上に上昇していますが、
下段の\(V_{BE}\)は、0.7V近辺で横ばいになっています。

&ref(V_BE_osc.png);



このようにArduinoオシロスコープを使うと簡単にトランジスタの実験が
できます。


*** マイク・アンプ回路 [#jcb49150]
マイク・アンプの回路を図2から抜粋します。

&ref(mic_amp_sch.png);







マイクの回路(左の緑の矩形)は、データシートを元にされたと記事にありました。
((恥ずかしいですが、今回コンデンサーマイクは電圧をかけないと使えないことを知りました。))

右の矩形がアンプで、
[[電子工作/もう一度トランジスタ]]でも紹介したエミッタフォロワーの増幅回路です。

これをブレッドボードで実装しました。

&ref(mic_amp_brd.png);


Arduinoのオシロスコープで手を叩いたときのA点とB点の波形を取り込んでみました。

上がA点で1メモリが0.5V、下がB点で1メモリが2.0Vで、
時間軸は1メモリ10m秒で表示しています。

&ref(th_mic_amp_oci.jpg);





CQ出版からダウンロードしたファイルに付属していた、LTSpiceのモデルを使ってアンプの増幅を計算してみました。

以下の回路で、シミュレーションを実施しました。

&ref(LTSpice_Amp_sch.png);



VinとVoutは、以下の様に計算され、Arduinoのオシロスコープで測定されたのと同様の増幅がみられました。

&ref(LTSpice_Amp_Graph.png);





** 双安定マルチバイブレータ [#ta28efcf]
双安定マルチバイブレータにスイッチ付けた回路をブレッドボードに組みました。

&ref(th_stable_brd.jpg);


Arduinoのオシロスコープで黒と赤のスイッチで反転している様子が確認できました。
((このスナップ写真を撮るのに苦労しました))

これは、デジタルのフリップフロップ回路と同じ動作をしています。

&ref(th_stable_osc.jpg);


これを以下のLTspiceのモデル((CQ出版からダウンロードしたBistableMultiVibrator1.asc))で
シミュレーションしてみました。

&ref(BistableMultiVibrator_sch.png);



Arduinoオシロスコープの測定範囲が0.0〜5.0Vのため、以下の様なマイナスのひげは
みることができませんでした。

&ref(BistableMultiVibrator_Graph.png);




** 無安定マルチバイブレータ [#m4b936a9]
最後に、無安定マルチバイブレータの出力波形(OUT1, OUT2)をArduinoオシロスコープでみてみます。

一方が0Vになった瞬間からコンデンサーに電荷が蓄えられる様子が確認できます。

&ref(th_aStable_osc.jpg);



*** LTspiceのシミュレーション [#xba51f8e]
LTspiceで以下の無安定マルチバイブレータ回路をシミュレーションします。

&ref(aStable_sch.png);



シミュレーションの出力は以下の様になります。


&ref(aStable_Graph.png);




Arduinoオシロスコープの出力は、以下の様になっています。

Arduinoオシロスコープの測定範囲が0.0〜5.0Vのため、0Vからの出力になっていますが、

同様の波形が見られます。

&ref(th_aStable_Ve_osc.jpg);




とても簡単に作れるArduinoオシロスコープでも、トランジスタの実験には
十分使えることが分かりました。

** コメント [#d9e700f5]
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