トランジスタのスイッチング回路でLEDを自動点灯させてみる

NPNトランジスタをつかってスイッチング回路を作ってみます。

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100kΩ抵抗１個
単３電池１個
9V角電池1個
LED1個 cds光センサー

トランジスタを使ってスイッチング回路を作り、暗くなったらLEDをONにする
そんな回路を作っていきます。

考えるべきことが２つあります。トランジスタの使い方とLEDに流す電流について。

LEDに流す電流を考え使う抵抗を決めます。
家にあったLEDは型番がよくわからないのでマルツのサイトに載っていた表を参考に考えました。
LEDの色は緑色なので今回は順方向電圧 VF=2V
流す電流値　I = 20mA
で考えます。

あとはオームの法則を使って抵抗値を決定します。

$$ \begin{align} R &= \frac{E - VF}{I} \\ &=\frac{9V - 2V}{20mA} \\ &=350Ω \end{align} $$

ただ手持ちの抵抗で350Ωがなかったので
200Ω抵抗を使いました。

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トランジスタの詳しい解説はここでは割愛して、
トランジスタのスイッチ作用のみ考えてみる。　　

npnトランジスタの端子はベース、エミッタ、コレクタの3つある。下の図のような
配置になっている。ただトランジスタを底から見たときの配置になっているので
配線するときは注意が必要。（一度燃やしました）

結論から先に言うと
スイッチがONになるのはベース、エミッタ間の電圧が0.7V以上になったとき　

つぎのグラフはベースエミッタ間電圧とコレクタ電流の関係を示したもの。
赤線を引いたところがベースエミッタ間電圧が0.7Vのとき。
このとき0.6から0.7Vほどで電圧が急激に上がっている。
この特性を利用してスイッチ回路を組むのだ。

ここで注意しなければならないのが最大定格。
エミッタ・ベース間の最大電圧が5V以上にならないように注意する。

エミッタ・ベース間にかける電圧をcds光センサを使って変化させる。
このcds光センサは入射光の強度が大きいと抵抗値が下がり、
入射光の強度が弱いと抵抗値が上がる特性を持っている。

蛍光灯をつけた室内で測定すると　　5kΩ
光を遮断して真っ暗だと測定不能(おそらく数MΩ)

分圧回路を作ってトランジスタのベースに接続する。真っ暗なときの抵抗値が
分かっていないので回路の電源は1.5Vにして、トランジスタの最大定格を超えないように
している。

作った回路がこれ

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部屋の明かりを消した途端ピカーッって光ります。いい感じですね f:id:shangtian:20190203164420g:plain