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トグルスイッチとCMOSロジック

寝室の枕元にLEDの読書灯を設置してある。

本を読み始めると、数分で意識がなくなるので、
SW-on後に15分ほどで自動的に消灯するようにセットしてある。

これの問題点は、メインSWにon-onタイプを利用しているので

本を読むのを中断して消灯するために、SWをoffにしようとする。
この時、既に眠くなっていてSWの位置を探したり、横向きにSWを操作したり
しているうちに、意識がはっきりしてしまう。
簡便に消灯したい。

ということで、1個のプッシュスイッチを、1回押すごとに
on-off と動作を逆向きにできないかと考えた。

こういうのをトグルスイッチと呼ぶらしい。

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調べていくと双安定マルチバイブレーターというのがそれにあたる
ということが分かった。
(こんな回路をディスクリートで組む人は半世紀も前にいなくなったらしい)

トランジスタを使って回路を組んでみたが、うまく動かない。
諦めて、英語のサイトも含めて調べていくと、「CMOS」という単語に
出会った。
Cmos_2
こんな絵が 書かれていた。昔にも見たことがあったが、バイアスとか何も書かれていないので概念図だと思って見過ごしていた。

最近チップMOSを何種類か買ったので、試しに組んでみた(BSS84 +BSS138)。
電源電圧2.5Vで、左側の入力端子の電圧を上げていくと、1.16V付近で出力端子の電圧が2.5V⇒0Vと変化する。
これはインバーターと言われる回路だそうだ。
バイアスも負荷抵抗も何も考えなくとも、回路が動く。
ゲートに電流が流れないので、電流制限抵抗もいらない。
何と便利な回路(素子)じゃないか。
消費電流を測定すると0.1μA程度で、経済的でもある。

インバーターを使った双安定マルチバイブレーターというのはいくつか記事があった。
手作りの回路で組んでみた。
Photo
一発で、とまではいかなかったが、入力と出力波形を オシロで見比べながら、抵抗とコンデンサを変えてみて上記のような値であれば、SW押すたびに、安定してon-off-on-off と出力が変わることが確認できた。

爽快!

部品箱を見ると、なんと、インバーターが6個入ったIC(HD14049UBP)が転がっているではないか。
記憶には無いが30年ぐらい前に何かを作ろうと考えていたらしい。
(カウンタICも同じ袋に入っていた)

【結論】
取り敢えずトグルスイッチはできた。

【問題】
これと15分タイマーとを、どのように組み合わせるか?

(1)これの出力のonをパルス化して、タイマー回路を起動させる。
(2)タイマーの出力をパルス化して、これのSWへ戻す。

インバーターICは6回路入りだから、これを有効利用しよう。

そういえば、タイマーのような回路は単安定マルチバイブレーターの回路で実現できるらしい。試してみるか。
bistable multivibrator,  toggle switch

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