秋月ファンクラブ掲示板

daruma(2018/03/30 Fri 15:00) [ 編集 ] [ 返信 ]

スイッチのおもちゃ

JPG 1024x768 122.7kb

こちらは小ネタです。

娘(派遣娘ではないほうの)が1歳半の孫を連れて帰省しているのですが、壁のスイッチに興味をもってパチパチやりたがります。そこで、とりあえず作ってみました。数mAで明るいLEDを4個並列にして3色、単三乾電池2個に昇圧DCDCコンバータ
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-08619/
の↑は5Vですが、3.3Vのもの、(今は扱ってないようです)を付けて、とりあえず点灯するようにしました。
現状はOn/Offスイッチで点けたら点きっぱなしなんですが、放置して電池消耗が予想されるので、オートパワーオフにしたいところです。孫はスイッチのパチンパチンが気に入っているようなので、モーメンタリボタンではなくシーソースィッチでなければなりません。
3路スイッチにしてどちらへでもたおせば点灯し数秒で消灯という動作です。555をつかったボタンスイッチの回路を改変すればと考えたのですが、よくわかりません。
来週まで滞在するのでなんとか改訂版をと思うのですが、簡単になんとかできるでしょうか。


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  1. [3724] こちらは小ネタです。

    娘(派遣娘ではないほうの)が1歳半の孫を連れて帰省しているのですが、壁のスイッチに興味をもってパチパチやりたがります。そこで、とりあえず作ってみました。数mAで明るいLEDを4個並列にして3色、単三乾電池2個に昇圧DCDCコンバータ
    http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-08619/
    の↑は5Vですが、3.3Vのもの、(今は扱ってないようです)を付けて、とりあえず点灯するようにしました。
    現状はOn/Offスイッチで点けたら点きっぱなしなんですが、放置して電池消耗が予想されるので、オートパワーオフにしたいところです。孫はスイッチのパチンパチンが気に入っているようなので、モーメンタリボタンではなくシーソースィッチでなければなりません。
    3路スイッチにしてどちらへでもたおせば点灯し数秒で消灯という動作です。555をつかったボタンスイッチの回路を改変すればと考えたのですが、よくわかりません。
    来週まで滞在するのでなんとか改訂版をと思うのですが、簡単になんとかできるでしょうか。
    スイッチのおもちゃ
    daruma 2018/03/30 15:00 *
    1. [3725] シーソースィッチの上を押すとLED1が5秒間点灯し、下を押すとLED2が5秒間点灯する回路です。子供のオモチャとしては部品が多いでしょうか。TC4538はまだ在庫がありますか。

      スイッチを倒したままでも5秒間でLEDが消灯します。LEDが消灯しているときの消費電流は1μA以下なのでスイッチを倒したままでも大丈夫です。LED1とLED2に2色LEDを使えば、1個のLEDの色が変わるようになります。

      DCコンバータを入れずに、そのまま3Vで駆動したのではLEDは明るくならないですか。あるいは、電池が消耗しても暗くならないようにするためにDCコンバータを入れているのでしょうか。

      DCコンバータを入れた場合、LEDが消灯していても、DCコンバータの消費電流が20μAくらいありますが、20μAならアルカリ単三電池で12年持ちます。

      LMC555を2個使うとLEDが消灯しているとき500μAくらいの消費電流になります。それでもアルカリ単三電池で6か月くらい持ちます。
      Re: スイッチのおもちゃ
      inara1 2018/03/30 16:49 *
      1. [3726] シーソースィッチを押すと5秒間だけLEDが点灯するというだけだと、すぐに飽きられてしまいますかね。シーソースイッチのカチカチ感がお気に入りなのでしょうか。

        LMC555を使って、8個のプッシュボタンを押すと1オクターブだけのドレミファ音階が出るようなものも作れますが、そんなオモチャは売ってますね。
        Re^2: スイッチのおもちゃ
        inara1 2018/03/30 17:21
        1. [3727] さっそくありがとうございます。
          TC4538は十数個在庫しています。

          シーソースイッチを動かすとそれぞれの側で5秒間点灯、そのあと放置すれば消えたまま、普段はこの状態でわずかな待機電流と、そういうことですね。
          2色LEDはマジックアイのときに買ってみたのが残っていますが、あまり明るくなかったのでRGBの物で2色を使ったんでした。工夫してみます。

          スイッチ1個の両側で二通りの5秒点灯、スイッチを3個並べたい場合はこの回路をそれぞれに作るということですね。

          スイッチのカチカチが気に入っていて、壁のプレート用スイッチが押しやすいようです。手もちのケース取付用スイッチは手応えが固くてなかなか押せずにいました。なにかよいものを物色します。

          DCコンバータは、乾電池の電圧が下がっても寿命を全うするように付けました。

          なんとか日曜には完成させたいと思います。
          Re^3: スイッチのおもちゃ
          daruma 2018/03/30 18:59
          1. [3728] >シーソースイッチを動かすとそれぞれの側で5秒間点灯、そのあと放置すれば消えたまま
            そうです。2つのLED点灯回路は独立しているので、一方が点灯している間にスイッチを倒すと他方も点灯するので、しばらくは両方点灯します。2色LEDを使えば混合色になります。スイッチを倒した後、放置すると両方消灯します。両方消灯している間の消費電流はごくわずかです。

            2色LEDにはアノードコモン型とカソードコモン型があります。それぞれの回路図を添付します。
            Re^4: スイッチのおもちゃ
            inara1 2018/03/31 02:37 *
            1. [3729] 両方消灯している間の消費電流は1μA以下というのは間違いでした。LEDが両方消灯しているときでも、スイッチの一方は常にONになっているので、添付図の赤色の線に沿って電流が流れます。このときの消費電流は3V/100kΩ=30μAとわずかですが。Re^5: スイッチのおもちゃ inara1 2018/03/31 02:48 *
              1. [3730] ありがとうございます。てもちのLEDがどっちコモンだったかなと思っていたところでした。ふたつの図を並べていただいて、なるほどそう描き分ければいいのかとわかりました。Re^6: スイッチのおもちゃ daruma 2018/03/31 06:20
                1. [3737] 孫はもうひとり四歳の姉がいて、自分にも光るおもちゃを作ってほしいとせがむものだから、そっちに取りかかっていました。
                  回路自体は以前発明クラブの山車用に作った「流れるLED」と同じですが、女の子のおもちゃらしく仕上げるのに手間がかかりました。
                  ハート型の左右でLEDが流れます。
                  Re^7: スイッチのおもちゃ
                  daruma 2018/04/04 14:24 *
                  1. [3738] そんなわけで、せっかく大急ぎで描いていただいた『スイッチのおもちゃVer.2』ですが、配線図ができたところで時間切れ、孫たちは今日帰って行きました。
                    今晩から実作にかかり、できしだい宅配便で納品です。

                    はじめは大きな基板で取りかかったのですが、「入りそう」といつものぎゅう詰め虫が騒いで、こんなふうに描いてみました。これが3回路並びます。
                    Re^8: スイッチのおもちゃ
                    daruma 2018/04/04 14:30 *
                    1. [3739] 動作しました。電源は昇圧5Vです。LEDはRGBのものから2色を3回路で使い分けます。

                      ただ、点灯時間が2秒半くらいなのです。これは2個の電解コンを10μF程度にすればよいでしょうか。
                      Re^9: スイッチのおもちゃ
                      daruma 2018/04/06 13:16 *
                      1. [3741] >点灯時間が2秒半くらいなのです
                        おかしいですね。でも2秒半でもいいのではないでしょうか。すぐに消えるほうが電池寿命が延びそうですが、すぐに消えると、逆に頻繁にスイッチを押して電池寿命が短くなるかもしれません。点灯時間を延ばすにはそのコンデンサ(3.3μF)の容量を大きくすればいいです。

                        新規投稿がありますが、質問の意味がよく分かりません。
                        Re^10: スイッチのおもちゃ
                        inara1 2018/04/06 17:31
                        1. [3742] > >点灯時間が2秒半くらいなのです
                          > おかしいですね。

                          あらら、おかしいですか。どこか間違えてしまったかな。
                          LEDは径が8mmφと大きいので3個並列をやめて各回路1個にしています。220Ωを入れてRは15mA、GとBは10mA流れ明るく光っています。
                          とりあえず現物あわせで電解コンを10μFにします。

                          3回路並べる図を描きました。DCDCコンバータの敷地があいて、2番目3番目の回路は上に上げられるのですが、整然と並んでいる見た目優先でこのままにしようと思います。

                          ※ 電解コン付け替える前に4.7μFを並列に追加してみました。6秒になりました。
                          Re^11: スイッチのおもちゃ
                          daruma 2018/04/06 17:57 *
                          1. [3744] できました。このところ「daruma的展開」にならず一発完動で気持ちがいいです。

                            電解コンは、初めに作った回路は3.3μFのまま、2番目の回路では4.7μF、3番目の回路には10μFを付けました。
                            3.3μF > 2秒半
                            4.7μF > 4秒
                            10μF > 8秒
                            くらいの点灯時間になっています。これでできあがりとします。

                            納期が遅れたついでにもう少しよさげなスイッチを発注しようと思うので、入手までケース入れは保留です。「矩形波と三角波発生器」には新しいパーツが要りそうでしょうか。必要なものがあればあわせて発注したいと思います。
                            とりあえずこの小ネタは一件落着です。ありがとうございました。
                            Re^12: スイッチのおもちゃ
                            daruma 2018/04/07 19:38 *
                            1. [3746] >一発完動で気持ちがいいです
                              良かったですね。

                              矩形波・三角波発生器の動作確認ができました。仕様は以下の通りです。
                              電源電圧±15V(+15Vから-15Vを作る予定なので電源は1種類でいい)
                              周波数範囲1Hz〜100kHz
                              出力振幅0〜20Vpp
                              出力オフセット±10V
                              duty cycle 50%(固定)

                              オペアンプはNJM072というのを2個使うので予備を入れて4個入手してください。テキサスインスツルメンツのTL072という型番のものでもいいです。NJM082でもTL082でもいいです(072と082の違いはノイズ特性だけ)。

                              可変抵抗は全てBカーブで、周波数用が1MΩ、振幅用が10kΩ、オフセット用が10kΩです。周波数など調整はパネル面で行うので、可変抵抗はパネル取り付けタイプとしてください。

                              周波数調整はロータリースイッチで5種類切り替えるので、秋月の例の2回路6接点のものが必要です。1回路分でコンデンサを切り替えて、もう1回路で周波数レンジを表示するLEDを切り替えます。矩形波と三角波を切り替えるトグルスイッチも必要です。波形出力をON/OFFするスイッチも必要です。

                              周波数レンジの変更はコンデンサを切り替えて行いますが、以下のものが必要です(耐圧は16V以上)。
                              1μF(フィルムコンデンサまたは無極性電解コンデンサ)
                              0.047μF(フィルムコンデンサ)
                              4700pF(フィルムコンデンサ)
                              470pF(フィルムコンデンサ)
                              47pF(フィルムコンデンサまたはディスクセラミックコンデンサ)
                              フィルムコンデンサ http://akizukidenshi.com/catalog/c/cfilmcon/

                              固定抵抗は4.7kΩ、47kΩ、10kΩ、15kΩくらいです。高精度品は不要です。

                              負電圧発生用にLTC1144を使います。LT1054でもいいのですが、LTC1144のほうが耐圧に余裕があります。この部分の回路で100μF(耐圧25V以上)を2個使います。

                              オペアンプ(NJM072)4個 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-12145/
                              ロータリースイッチ(2回路6接点)1個 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00101/
                              負電圧コンバータ LTC1144 1個 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01628/

                              以前、ラジオの周波数直読用に買った周波数カウンタ
                              http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-09870/
                              を内蔵すれば発振周波数を表示できます。

                              回路図は別スレッドを作ってそこに書きます。
                              Re^13: スイッチのおもちゃ
                              inara1 2018/04/08 13:56
                              1. [3747] ありがとうございます。さっそく発注します。

                                > 1μF(フィルムコンデンサまたは無極性電解コンデンサ)
                                どちらがいいですか。他と揃えてフィルムコンデンサに統一した方がいいですか。
                                NJM072は秋月に「NJM072D」「NJM072BD」がありますが、どちらでもいいですか? Bが付いてる方が上位というか新しいものでしょうか。

                                > 以前、ラジオの周波数直読用に買った周波数カウンタ
                                > http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-09870/
                                あれはLEDマジックアイのお得意さんに譲ってしまいました。もう一度買います。

                                > 回路図は別スレッドを作ってそこに書きます。
                                よろしくお願いします。
                                Re^14: スイッチのおもちゃ
                                daruma 2018/04/08 14:22
                                1. [3748] >他と揃えてフィルムコンデンサに統一した方がいいですか。
                                  フィルムコンデンサに統一してください。秋月のフィルムコンデンサは高耐圧のものしかないのでサイズが大きいのですが、耐圧が25V〜55Vくらいのものが梅沢無線にあればそれにしてください。

                                  コンデンサは壊れることはまずないので予備は不要ですが、容量はいろいろ揃えておいたほうがいいです(並列にして容量を調整できる)。47pF、100pF、220pF、330pF、470pF、1000pF、2200pF、3300pF、4700pF、0.01μF、0.022μF、0.033μF、0.047μF、0.1μF、0.22μF、0.33μF、0.47μF、1μFを2・3個ずつ揃えておけば完璧です。

                                  >NJM072は秋月に「NJM072D」「NJM072BD」がありますが、どちらでもいいですか?
                                  NJM072Dにしてください。Bがついたほうは若干スピードが遅いです。

                                  秋月のロータリースイッチは「つまみ」のデザインが悪いのでそれにする必要はないです。2回路5接点でシャフト径が一般的なものが梅沢無線にあればそれにしてください。
                                  Re^15: スイッチのおもちゃ
                                  inara1 2018/04/08 15:02
                                  1. [3749] こだわりのスイッチをマルツで選んだのといっしょに、コンデンサも47pF〜4700pFがポリプロピレン、0.047μFと1μFがポリエステルで同じ外観の物がそろうので発注しました。秋月のフィルムコン(これはマイラーと呼ばれるものですか?)も発注してあります。ロータリースイッチもアルプスのがありましたのでそれにしました。さっき気がつきましたが、コンデンサは5段階でロータリースイッチは6接点、ひとつあまりますね。並列にしてもう1段階作りますか。Re^16: スイッチのおもちゃ daruma 2018/04/08 15:22
                                    1. [3752] >ロータリースイッチもアルプスのがありましたのでそれにしました
                                      千石にあるアルプス製のロータリースイッチには
                                      2回路・6接点 https://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/detail.php?code=EEHD-00JS

                                      2回路・5接点 https://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/detail.php?code=3DHE-VKK5
                                      があります(2回路・6接点のほうは手元にあります)。

                                      2回路・6接点だと1接点余りますが、周波数レンジを追加するとしても、高周波側は100kHzくらいが限界なので、コンデンサを10μFとして低周波側を追加することになりますが、0.1Hz〜1Hzというレンジは使いますか。

                                      10μFのコンデンサもフィルムコンデンサ
                                      http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-11713/
                                      だとかなりの大きさと価格になりそうです(これは200V電源用に買ったものが手元にあります)。

                                      秋月に無極性で10μFの電解コンデンサ
                                      http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-04638/
                                      があります。これなら小型で安価です。ダメモトで秋月のこれを買ってみますか。価格と大きさを気にしないのなら10μFのフィルムコンデンサでもいいですが。
                                      Re^17: スイッチのおもちゃ
                                      inara1 2018/04/09 17:49
                                      1. [3753] マルツに2回路5接点の物もありましたが、発注のときは6接点と決めてかかっていました。失敗しました。
                                        梅澤にもALPSのロータリースイッチは有りますが、2回路5接点がはたして有るかどうか。品ぞろえはたいへん少ないのです。

                                        > 0.1Hz〜1Hzというレンジは使いますか。
                                        ずいぶん低いですね。パルスとみなして使えますか。波形をながめるだけでもいいかな。
                                        10μF無極性電解コンデンサはもっています。
                                        Re^18: スイッチのおもちゃ
                                        daruma 2018/04/10 13:48
                                        1. [3754] >発注のときは6接点と決めてかかっていました。失敗しました。
                                          6接点を使って0.1Hz〜1Hzの信号も出せるようにすればいいです。0.1Hz〜1Hzの三角波を制御信号として使えば、LEDをゆっくり点灯・ゆっくり消灯させることができます。クリスマスイルミネーションなら10秒くらいで明滅するので0.01Hzくらいが必要ですね。

                                          この発振器の出力はオペアンプの出力なので大きな電流を流すことはできません(数mAくらい)。出力にDCアンプ(直流から増幅できるアンプ)を付ければLEDやスピーカを駆動できます。 0.1Hz〜1Hzの三角波でスピーカを駆動すると、コーン紙がゆっくり出たり入ったりするのが観察できます。

                                          DCアンプはパワーオペアンプのLM675
                                          http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00065/
                                          使えば簡単に作れます。ただし、アンプの電源には±15Vくらいの出力電圧で、1Aくらいの電流を流せるものが別途必要です。

                                          > 10μF無極性電解コンデンサはもっています
                                          だったら0.1Hz〜1Hzの三角波はすぐに作れますね。
                                          Re^19: スイッチのおもちゃ
                                          inara1 2018/04/10 17:17
                                          1. [3755] 0.1Hz〜1Hzレンジを追加ということに決定ですね。
                                            制御信号として取り出すことができるというのは面白いです。実際にイルミネーションをこれで動作させるのは大げさですが、そういったものの試作段階で実験に使えますね。

                                            > 出力にDCアンプ(直流から増幅できるアンプ)を付ければLEDやスピーカを駆動できます。

                                            これ、オプションとして作りたいです。先日『MP3プレイヤー』を作ったとき、スピーカーに極表示が特に無かったので、左右同じにしておけばまあいいんでしょうが、一応こだわって、乾電池を繋いでコーン紙がボコッと前へ出る側をプラスとしました。

                                            > DCアンプはパワーオペアンプのLM675
                                            > http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00065/
                                            > 使えば簡単に作れます。

                                            とりあえずこれは後でということで。

                                            > ただし、アンプの電源には±15Vくらいの出力電圧で、1Aくらいの電流を流せるものが別途必要です。

                                            それを見込んで今回の電源を余力あるものにしておくことでどうでしょう。
                                            Re^20: スイッチのおもちゃ
                                            daruma 2018/04/10 18:22
                                            1. [3762] 三角波・矩形波発振回路を添付します(間違いがあったので修正しました)。新規スレッドにせずここに続きを書くことにしました。

                                              LTC1144は+15Vから-15Vを作るものですが、スピーカ駆動用のアンプ用に±15V電源を用意するのなら、LTC1144の回路はなくして、その電源から-15Vを取り出しもいいです。

                                              6接点のロータリースイッチを2回路にしたのは、周波数レンジを示すLEDを点灯させるためです。周波数レンジ切替え用のコンデンサはロータリースイッチに直付けしてください。ロータリースイッチまでの配線にシールド線を使うと余計な容量がついてしまって高い周波数が出なくなるのでシールド線は使わないほうがいいと思います。その代り、基板からロータリースイッチまでの配線をあまり長くしないようにしてください。
                                              Re^21: スイッチのおもちゃ
                                              inara1 2018/04/14 14:00 *
                                              1. [3764] ありがとうございます。

                                                > スピーカ駆動用のアンプ用に±15V電源を用意するのなら、LTC1144の回路はなくして、その電源から-15Vを取り出しも

                                                この回路の電源からアンプ用に取り出してはと考えましたが、大きな電源を別に用意するよりも、とりあえずアンプのことは先送りして電源部分は残したいと思います。

                                                ロータリースイッチは、梅澤にALPSではなくノーブランドの安いのが6接点も5接点もあったので両方買ってきました。当初計画の5レンジでもOKです。

                                                フィルムコンデンサ10μFは黄色い大きなのが有りましたがさすがに大きくて買いませんでした。

                                                配線図描きに取りかかります。
                                                と、そのまえに、以前紹介いただいた『1個の可変抵抗でRGB LEDの色を連続的に変える』を姉孫用に先週から作っていました。これをまず基板のみ完成させます。
                                                Re^22: スイッチのおもちゃ
                                                daruma 2018/04/14 14:37
                                                1. [3765] >配線図描きに取りかかります
                                                  前の回路図
                                                  http://mpga.jp/akizuki-fan/index.php?mode=image&file=3762.jpg
                                                  に間違いがあったので修正しました。修正後の回路図で配線図を描いてください。

                                                  >とりあえずアンプのことは先送りして電源部分は残したいと思います
                                                  分かりました。

                                                  >フィルムコンデンサ10μFは黄色い大きなのが有りましたがさすがに大きくて買いませんでした
                                                  黄色いこれ
                                                  http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-11713/
                                                  は持っています。消しゴムくらいの大きさがあります。高電圧電源用に買いました。

                                                  >以前紹介いただいた『1個の可変抵抗でRGB LEDの色を連続的に変える』を姉孫用に先週から作っていました。これをまず基板のみ完成させます
                                                  あれは回路が複雑な割に動作が単純で面白くなかったです。マイクで拾った音に反応して色が変わるようにしたほうがいいかもしれません。サウンドレベルメータの色変化版です。
                                                  Re^23: スイッチのおもちゃ
                                                  inara1 2018/04/14 15:07
                                                  1. [3767] darumaさんが気づかないかもしれないので、スレッドを上げるためにもう1度書きます。

                                                    前の回路図
                                                    http://mpga.jp/akizuki-fan/index.php?mode=image&file=3762.jpg
                                                    に間違いがあったので修正しました。修正後の回路図で配線図を描いてください。
                                                    Re^24: スイッチのおもちゃ
                                                    inara1 2018/04/14 15:50
                                                  2. [3768] 了解です。どこかな・・・、Re^24: スイッチのおもちゃ daruma 2018/04/14 15:54
                                                    1. [3888] スイッチのおもちゃ回路ができあがったところで『三角波矩形波発生器』に行っていましたが、ケースに入れてできあがりにしました。
                                                      RGB中2色を使う3個のLEDで、点いているうちにスイッチすると混合色でなかなか楽しめます。孫も喜ぶでしょう。ありがとうございました。
                                                      Re^25: スイッチのおもちゃ
                                                      daruma 2018/05/03 19:41 *
                                                      1. [3931] できましたか。すっかり忘れてました。電池を入れっぱなしでもいいので幼児向きです(幼児は電源を切るなんてことはたぶんできない)。Re^26: スイッチのおもちゃ inara1 2018/05/06 07:48
                                                        1. [3935] > (幼児は電源を切るなんてことはたぶんできない)。
                                                          そうなんです。1号機ではそれは母親の役目でした。
                                                          問題は、これを届ける頃にはこういうのに興味を持つ時期を過ぎているのではということです。
                                                          Re^27: スイッチのおもちゃ
                                                          daruma 2018/05/06 11:18