お手軽ツールで今更学ぶアナログ(147) LEDをライトセンサとして使う、既視感?

Joseph Halfmoon

「アナデバ社(ADI社)のWeb記事『StudentZone』を初回からすべて読む」、2023年1月号の日本語版記事がアップされたので、今回はその初回実習です。恐れ多いので文句は言いませんが、ちと今回記事にはデジャヴ感あり。過去記事の使いまわし(アップグレード?)忘却力で当然忘れてるのだからちゃんと実習しろ、と。

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アナデバ様のStudentZone 2023年1月号記事(日本語版)へのリンクは以下です。

ADALM2000による実習:LEDを光センサーとして使用する

今回は上記の記事からステップ1を実習させていただきます。

まず1か所引用

以下上記記事から1か所引用させていただきますが、真髄?これに尽きるんでないかと。通常、LEDを「点灯」させるときはI-Vカーブの第1象限で順方向にプラスの電圧印加して順方向に電流流して動作させるわけですが、

光センサーとして使用する場合には、LEDを太陽電池などで使われるモードである第4象限またはフォトダイオードのモードである第3象限で動作させます。

第3象限は太陽電池、第4象限はフォトダイオードだったのね。そう言われてみれば、そうかも。忘却力ですぐ忘れるか。

そこで今回のSTEP1の実験回路は以下のようです。D1のLEDに光が入射すると逆方向に電流が流れ、Q1のNPNトランジスタ2N3904のベースに電流が流れこみます。するとQ1のコレクタから電流が引かれVoutの電圧が下がるっと。LEDasLightSensorSchematic

実験回路(ブレッドボード)

ブレッドボードの実装が以下に。LEDの接続が普通じゃないです。普段こういうことをやると結線エラーの回。日本式?のNPNトランジスタの定番の端子配列とはちょっと異なり、2N3904は真ん中がベースです。左からEBCの順っす。アナデバ様の記事はアナデバ製ADALP2000所蔵のトランジスタで書かれていることが多いので2N3904です。別にここの使い方ならば他のトランジスタでも良いのでないかと。また今度ですかな。LED_DUT

実機動作確認

実機動作確認は、ADALP2000学習用部品キット所蔵のLED4種類を差し替えておこないました。赤外線LEDのQED123以外は型番不明。赤、黄、緑っと。LEDs

白熱灯があると良かったのですが、今やほぼほぼLED化が完了していて手近に白熱灯など無かったです。年寄はちょっと愕然。いつの間にという感じ。ついこの間まで白熱灯使っていたような。遠い昔か?

しかたがないので白色のLED照明(周波数等の特性不明)をLED近傍で光らせて測定してみました。照明の明るさは一定ですが、微妙にLEDとの距離が変わっているのでぐだぐだです。

QED123、赤外線LEDの場合で照明ONのときが以下に。

QED123measure

ここで記事よりもう1か所引用させていただきます。

LEDをフォトダイオードとして使用する場合、その感度は、そのLEDが発する光の主波長以下の波長に対して有効に働きます。

そういうことなのね。上記4種の照明ON時とOFF時の出力電圧のなんちゃって測定結果は以下のとおり。

LED Vout@Light_ON [V] Vout@Light_OFF [V]
GREEN 4.29 4.56
YELLOW 3.43 4.56
RED 4.40 4.56
QED123 3.15 4.55

まあちゃんと光に反応していることは分かったですが、イマイチ感度が悪いLEDもあり。どうする?

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