« 呼びかけロボットを作る。 | トップページ | 階段ライト2 »

階段ライト

【★10/23;加筆・改定しました。結局電子ノイズに負け、A案に戻ります】
http://jyougasaki-2.cocolog-nifty.com/blog/2018/10/post-1b88.html
【★10/25;加筆・改定。実はノイズでは無かった。明るさセンサーの設定ミス。】
下記[★★]参照。そこさえ適切ならここに書いた回路でも良かったと考えられる。

--------------------
夜に2階にあがるライトをしばしば消し忘れる。

そこで、人感センサーを付けたLEDライトを作った。
人感センサー(PIR:SB00412A-1)は電源電圧3.3V以上を要求する。

(A案)ニッスイ充電池3本で、電源電圧3.6Vで運用する。これが一番楽だ。
【結局、こっちに戻った】

PIRの電源電圧は充分に満たす。(雑音が少ないのも魅力)

一方で、LEDの電源は2.94V(≒200mA)。≒0.6V電圧を降下させる必要がある。
0.6V分は電力を浪費(≒20%)するわけだが、DC/DCコンバーターでもそのくらいのロスはでる。
3Ωの抵抗で0.6Vの降下は可能だが、それだと電源電圧の変動によって電流も変動する。
0.6Vのマージンで定電流化を図れないこともないが、考えるのは面倒。
また、ケースの都合で電池3本はギリギリ入らない。
今回はこの案は保留とした。

(B案)ニッスイ充電池2本で、電源電圧2.4Vで運用する。

電池DC/DCコンバーターを使って、PIR(3.3V)とLED(≒3.0V)を供給する。

A案より部品数は増えるが、使い慣れた回路なので、ほとんど頭を使わなで作れる。

電力ロスを最小限に抑えるためと、PIRへのノイズ対策から、HT7733(3.3V、PIR用)とHT7730(3.0V、LED用)の2個のコンバーターを独立に設置することにした。

Photo
(クリックすると拡大します)

【10/23:動作が時々不安定になり、消灯しない(連続点灯)ことがある】

【設計と実測】
(1)夜昼センサー。
手持ちのCdSセンサーは暗抵抗0.5MΩの物。これではうまい動作点を見つけられなかったので、5MΩの物を購入した。カタログの値から計算した抵抗(数百KΩ)ではうまく働かない。実際の暗がりで試して、適当な値を見つけた。
FETによる2段増幅でon-offの切れを良くした。

[★★10/25追記]CdSの感度調節用の抵抗を、当初1MΩとした。(<数Luxでon)
これだと暗闇で試験しているときは良かった。
しか、し実際にセットを窓際に設置したところ、動作が不安定になった。
------------------------
①CdSが屋外の光や、このセットのLEDの明かりに反応して、セットは一旦offする。
②直ぐに暗黒になるので、onする。
③この時、赤外線の動きが無くともセンサー回路の不安定さから一旦onする。
------------------------
どうやら、これが原因らしい。
①センサーの感度を330KΩに変更した。(<500Luxでon)
②センサーの背後に5×7cmの黒色の紙を貼り付けてLEDからの迷光を少なくした。

■実際には解体してしまって確認できないが、暗黒ではうまく行っていたので、これでうまく動くはず。

(2)PIR駆動用の2.4V⇒3.3V
3.3Vへの昇圧はHT7733を利用した。

待機中の消費電流は実測したところ10μA程度で、またPIRの待機電流も50μA程度で、電池への負荷も少ない。
コイルは電流が少ないので100μHの小型のインダクタを利用した。
SBD-1も電流が少ないので信号用の物(型番不明。Vf=0.5V)を用いた。
電力用の低VfのSBDを繋いだところ雑音が増えた。むしろ内部抵抗が大きく、接合容量の小さいものの方がノイズの伝達は少ないようだ。
また高周波ノイズを防ぐために1mHのインダクタをチョークとして利用した。

平滑コンデンサとして100μFの積層セラミックをチョークの前後に設置したが±15mVの鋭いピークを含むリップルが残った。積層セラミックの容量を増やすとリップル電圧は低下するがスパイク状の波形は残る。
0.1μF(積層セラミック)を追加すると逆にスパイクが大きくなる。
そこで100μFの電解コンデンサ(安価な黒色)を試しに付加してみた。すると、あら不思議、スパイク状のノイズは消えて、ノコギリ波状の±6mVのリップルだけが残った。(この時の周波数は150Hz??)
コンデンサ容量を200μF(金色)や470μFに変えても±6mVのノコギリは出現する(53Hz)。

たぶんHT7733のVoutが出力電圧をモニターしているのだが、それのヒステリシスだろう。
リップルを消すには、低周波まで効果がある容量の大きなチョークが必要だ。
(この場合は抵抗でも良いかもしれない)

スペースの都合で黒色100μFを付加して、これでPIRは我慢してもらおう。
実際PIR内部の定電圧ICのおかげか、PIRは安定に作動している。

(3)PIR(SB00412A-1)
誤接続防止用のダイード(Vf=0.7V)を撤去して接続。

■PIRの動きが時々挙動不審になったので、PIRのノイズ対策のつもりで、HT7733のVoutに+側に15KΩ、-側に51KΩを取り付け、出力電圧を4.3VとしこれをPIRに供給した。
動きが改善したように見えたが、根本的な解決には至らなかった。
不安定の原因は別にあったので、3.3V(多分それ以下)でも正常に動くと考えられる。

(4)LED駆動用の2.4V⇒3.0V
3.0Vへの昇圧はHT7730を利用した。
HT77の定格ギリギリでLEDに170mAを供給する。(電源側は若干オーバーになる)
SBD-2はCMS01を用いて低損失とした。

利用したHT7730の実際の出力は3.04Vだ。
電流制御用に付加している抵抗を1ΩとしてLEDの電流を≒170mAに固定している。

SBD直後の変換効率は86%で上々だ。

(5)LED
100均フレッツで購入したLEDライトから取り外した4cm×7mm程度のアルミ板上に4素子がマウントされたSMD。

ルックスメーターで実測したところ100ルーメン/1WのLEDと同程度の明るさで発光している。

最近の100均LEDライトも良い部品を使っている。

これを、170mA、2.87Vで駆動する。
【結果】
PIRの向きを細かく調節して、階段の登り始め、降り始めの双方で反応するようにした。
今のところ働いている。
【10/25】CdSの感度調節対策を施せば、これでもトラブルはなさそうだ。下記は考察間違いだった。

【10/23:連続してon信号が入るのか、消灯しないときがある。たぶん電子ノイズのせい。】

PIRの印加電圧を4.3Vにしたが改善されなかった。平滑コンデンサを増強したが改善見られず⇒これの改良は断念。A案に戻る。
下記を参照
http://jyougasaki-2.cocolog-nifty.com/blog/2018/10/post-1b88.html

|

« 呼びかけロボットを作る。 | トップページ | 階段ライト2 »

コメント

コメントを書く



(ウェブ上には掲載しません)




« 呼びかけロボットを作る。 | トップページ | 階段ライト2 »