LBCK02 – LED明るさチェッカ

頒布に関しては、当ページの最後にあります。

概要

LEDをパイロットランプなどとして使うとき、電流制限に抵抗を使うことが多いと思います。昔なら「大体これくらい」という目安の抵抗値で良かったのですが、最近のLEDは非常に明るくなっており、かつての常識が通用しません。しかも、明るさはLEDによってマチマチ。こんな状況で、抵抗値を決めるのがいつも悩みのタネでした。

世の中には、電流値が簡単に読み取れるようになっている市販のLEDテスタの類もあります。しかし、これだと電流値から抵抗値を計算しなければなりません。それよりも、抵抗値がスバリ読み取れる小道具があれば便利です。

そういう意図で作ったのが、この「LED明るさチェッカ」です。

余談ではありますが、試作の段階では抵抗値の刻みを細かくしていました。しかし、少々抵抗値が変っても見た目の明るさはあまり変りません。それよりも、LEDによって明るさがまったく異なることがわかりました。「超高輝度タイプ」ではなくても、0.3mA位流せば充分明るく点灯するものもあります。そこで、抵抗値の細かい刻みは止めて、代りに幅を広く取りました。

下の写真のLEDは、5Vで100kΩでもパイロットランプとしては充分な明るさです。このときの電流は約0.01mAです。写真ではわかりにくいかもしれませんが、10kΩ(0.1mA)では眩しすぎます。

特徴

  • 抵抗値を直読できます。12個並んだソケットに対応して抵抗値が印字されており、LEDを差し込むとその抵抗値での点灯具合がわかります。
  • 複数のLEDを同時に点灯させることができるので、抵抗値による明るさを比べられます
  • 電流値の目安も印字されています(LEDのVfが2Vだと仮定した場合の電流値)。
  • デジタル電圧計を内蔵しています。
  • 電源入力は二種類用意されています。
    • 一方は電圧固定。入力した電圧がそのままLEDに供給されます。
    • もう一方は電圧可変。任意の電圧に設定できます。可変電圧レギュレータ317を使用しています。
  • 表面実装LED用のアダプタが付属しています(複数同時点灯はできません)。
  • 電源出力端子があります。ちょっとした(可変)実験電源として利用可能です。電圧は1.2V位にまで絞れます。最大出力は200mAです(過電流対策としてポリスイッチを内蔵しています)。
  • 割とコンパクトです。49.5mm角、高さは約35mm(突起部は含まず)。

使い方

各部説明

操作方法

基本的な使い方

  1. 電源ジャックにACアダプタ等から電源を供給します。
    • ジャックは標準的な2.1mm(外径5.5mm)のもので、センタが+極です。
      • 上のジャックは供給した電源がそのまま使用されます。
      • 下のジャックは脇の可変抵抗で電圧を調節できます(所望の電圧に合せてください)。
        • 電圧は上面の電圧計で確認できます。
        • 電圧可変範囲制御スイッチを「Lo」にすると、上限が16V程度に抑えられます。これより低い電圧の場合はLoにした方が調整しやすくなります。
    • 電源スイッチはありません。電源を供給するとすぐに使えます。
  2. LEDをテスト用の端子に挿し込みます。
    • パネル上の図のとおり、上がアノード(+)です。
    • 下(カソード側)はすべて共通です。
    • 最近のLEDは、1mAも流すとパイロットランプとしては充分明るいのものが多いようです(明るすぎるくらい)。これを目安に、最初のテスト端子(抵抗値)を探るとよいかと思います。なお、電流値の表示は、場所が狭いため非常に小さな文字サイズになっています。ご了承ください。
  3. LEDを挿し込む端子を適宜変えて、希望する明るさを探します。
    • 複数の端子に同時にLEDを差し込んで明るさを比較することもできます。
  4. 希望する明るさのところの抵抗値を読み取ります。印字場所の都合上、一部では「k」を省略しています。並び順で見当がつくと思いますので、脳内で補完してください。

表面実装LEDのテスト

  1. 電源に関しては、基本的な使い方と同じです。
  2. 表面実装LEDテストアダプタにテストリードを装着します。
    • 左右どちらを使っても構いません。
  3. カソード(-)側のテストリードを本体パネル上のテスト端子のカソード側に挿し込みます。
  4. テストしたい表面実装LEDをテストアダプタ上に置きます。極性に注意してください。
  5. アノード(+)側のテストリードを本体パネル上のテスト端子のアノード側のテストしたい抵抗値のところに挿し込みます。
  6. アノード側テストリードを挿す場所を変え、希望する明るさを見つけ、そのときの抵抗値を読み取ります。
    • テスト中にLEDが動いてしまいやすいので気をつけてください。
    • 複数の表面実装LEDを同時にテストすることはできません。

実験電源としての利用

  1. 右側の端子から電源を取り出せます。
    • 極性に注意してご利用ください。
  2. 供給する電源に関しては、基本的な使い方と同じです。

注意事項

  1. 供給電源の電圧上限は40Vです。これより高い電圧を加えないでください。壊れます。
  2. 5V未満の電圧で使用したい場合は、電圧可変側を使用してください(5V程度までは固定側でも使えます)。
    • この場合は、6V以上を加えてください(317による電圧降下があるため)。
    • 電圧固定側に例えば3Vを加えてLEDをテストすることもできますが、電圧計は動作しません(電圧計の最低動作電圧が4Vで、かつ、電圧計の電源ラインにダイオードが入っているため)。
  3. 実験電源として利用する際は、電流は200mAまでに抑えてください。
    • 317自体の定格は1.5Aですが、本機では放熱が充分できないため電流を多く取ることができません。小さな放熱器と、基板が放熱器代りになっているだけです。
    • 入力電圧と出力電圧の差は小さくしてください。例えば25Vを加えて5Vを取り出す場合、20V分を317で降下させることになります。200mAでも4Wを317で熱に変換させることになり、非常に熱くなります(充分な放熱ができません)。
    • 過電流対策として念のため0.2Aのポリスイッチを内蔵しています。0.2Aを超えると直ちに切れるというわけではなく、定格電流の二倍を超えたあたりでじわじわと遮断されていきます。過電流状態が解消すると自動復帰します。
  4. LEDの定格を守ってください(定格以上の電流を流さないこと)。
    • 一般的なLEDの定格電流は10~20mA程度です(最大定格は30mA程度)。これより大きな電流を流すと壊れます。電圧が高い場合には特に注意してください。
    • 照明用のLEDなどでは50mAを超えるものもあります。いずれにしても、LEDの仕様書を確認し、定格の範囲で使用してください。
  5. 印字してある電流値は、LEDのVf(順方向電圧)を2Vと仮定した場合の目安値です。
    • VfはLEDによって異なりますし、また、同種のLEDでも個体差があります。あくまで、目安とお考えください。
  6. 表面実装LEDテスト用のアダプタでは、複数のLEDを同時にテストすることはできません。
  7. 下側のDCジャックとボリュームとが近いため、DCプラグが太めだとボリュームのツマミと干渉する場合があります。ご了承ください。
  8. 二つの電源ジャックの両方に電源を供給した場合は、固定側(上)が優先されます。しかし、余計なトラブルを避けるため、片側だけを使うようにしてください。
  9. 電圧計の精度はあまり高くありません。目安とお考えください。

製作編

回路図と部品表

回路図と部品表はPDFで用意しております ⇒ LBCK02回路図と部品表

下の図は回路図の雰囲気を掴んでいただくための参考です。

可変抵抗RV101は、5kΩ、または、10kΩ。どちらでも使えるような基板になっています。5kΩ単連よりも10kΩ二連の方が入手性が良いためです(10kΩの場合は、二回路を並列で使います)。

組立て

ここでは、本機を組み立てる際に注意すべき点について記します。

いきなり作り始めず、まずは、全体の流れを掴んでください。手順のイメージが掴めてから始めた方がスムーズに進むと思います。

基板の分割

最初に、基板を分割します。手で曲げれば簡単に割れます。

ヤスリを掛けてなめらかにしてください。その際、粉塵を吸い込まないよう、注意してください。ヤスリがけ後には、ウエットティッシュなどで粉を拭き取っておくと良いだろうと思います。

電圧計の窓にある小さな基板も部品です(表面実装LEDテスト用のアダプタ)。捨てないでください。

丸ピンソケットの分割

続いて、40ピンの丸ピンソケットを、12ピン、12ピン、12ピンに二本とも分割します。合せて、12ピンのソケットが六つできます。これはJ4、J5として、それぞれ三段重ねにして使います。余った4ピンのソケットは、2ピンに分割してJ6、J7として使います。最終的に、4ピン分残ります。これは余りです。

このソケット分割にニッパを使うと大抵割れます。割れないこともありますが、経験上は割れることの方が多いです。

※焦点があっていません。すみません。

以前、Twitterかどこかのブログかでワイヤストリッパの切断部を使うときれいに切れるという話を見かけました。そこで紹介されいたワイヤストリッパがたまたま手持ちのものと同じだったので試してみたところ、本当に面白いようにきれいに切れます。

このワイヤストリッパを持っていない場合は、普通のカッタナイフで表と裏を10回ずつ位こすってから曲げるときれいに割れると思います。この方法だと面倒ですが、無理してニッパで切って割れるよりは良いと思います。

もし、ワイヤストリッパをこれから購入するようであれば、この切断用途からも、ベッセルのNo.3500E-2をおすすめします。

電圧レギュレータ

電圧レギュレータ(317)の足を曲げます。曲げる位置は、基板に317を載せて、ネジ穴を基準に足の位置を確認して曲げてください。下の写真の赤線を参考に。

このレギュレータには放熱器も取り付けます。もし、シリコングリスをお持ちなら、ごく薄く塗っておくと良いでしょう(厚塗り厳禁)。ネジは下から挿し込みます。317側がナットです。逆にすると底板と干渉します。

レギュレータの足は短く切ってください。これも、ネジと同じ理由で、底板にぶつからないようにするためです。底板までの距離は2mmです。

レギュレータはネジ止めしてからハンダ付けしてください。ハンダ付けしてからネジ止めするとハンダに余計な力が加わってしまいます。もし、ハンダ付けしてから、ネジを締めなおしたり、増し締めした場合には、ハンダゴテを当て直しておくと良いでしょう。

可変抵抗

可変抵抗は5kΩ、または、10kΩ二連です。5kΩ(単連)の場合は、外側の穴に取り付けてください。また、しっかり基板に差し込んでハンダ付けしてください。少しでも浮いていると、ぐらつきます(単連の場合)。

可変抵抗の足やDCジャックの足も意外と長いです。底板に当たらないように短く切ってください(または、曲げてください)。他の部品も同様です。

この装置ではテスト部の抵抗の並び順がキモです。くれぐれも順番を間違えないようにしてください。カラーコードの読み取りに不安があるなら、テスタでチェックしてください。もちろん、他の部品も取り付け場所や向きを間違えないように。

テスト端子

テスト端子J4、J5の12ピンソケットは傾かないように注意してください。それぞれ両端の二本だけ仮付けして、三段重ねにし、上面パネルの窓と合うか確認してください。傾いてしまっていたら、直してください。

下は、表面実装LED用アダプタへのソケットの取り付けの様子です。

裏に足が飛び出さないように、表からハンダ付けしてください。左右二ヶ所にソケットを取り付けられるようにしていますが、片方だけでも構いません。ハンダ付けしたら、裏に絶縁テープなどを貼っておくと良いかもしれません(100円ショップの液晶保護シートを切って使うのがいいかも)。

電圧計モジュール

電圧計モジュールのリード線は、現物合せで適当な長さに切って使います。写真には写っていませんが、電圧計取付用のM2のスタンドオフを基板に取り付けて、電圧計を仮付けし、リード線の長さを調整してください。線が割と固いのが難点です…。

上の写真の矢印のところに小さな可変抵抗があります。これは電圧計の調整用です。信頼できるデジタルテスタ等をお持ちでしたら、それに合せて調整しておくと良いかと思います。ただし、非常に小さいので操作は注意して行ってください。

電圧計モジュールの表示LEDは傾いてしまっているようです(傾きの程度には個体差があります)。直したいところですが、困難だと思いますので、気になるようなら取り付けネジに厚紙等をワッシャ代りに挟んで高さを調整してみてください。

完成後、LED表面の保護シールを剥がしてください。

上下基板接続コネクタ

上下の基板をつなぐコネクタのケーブルは、必要最低限の長さにしてください。電圧レギュレータ(および、放熱器)に触れないようにするためです。LEDのテスト程度ではレギュレータの発熱はありませんが、実験電源として使用した場合、レギュレータで降下させる電圧が大きく、かつ、電流を多めに取った場合には発熱してきます。その際、もしケーブルが放熱器などに触れていると溶ける可能性があります。余計な事故を避けるため、ケーブル長は必要最低限にするのが望ましいです。とはいえ、短すぎると組立時の作業性が悪くなります。私が組立てたものを実測したところ、28mm程度でした(コネクタ部や、ハンダ付け部を含まず)。参考に。

なお、上の基板にはオスコネクタ付きのリード線を裏から取り付けます(表でハンダ付け)。注意してください。

全体組立て

すべての部品のハンダ付けが終ったら組み立てます。テスト端子J4、J5の12ピンソケットを各三段重ねにすることを忘れずに。スペーサ/スタンドオフの配置は下の写真を参考にしてください。

最後に、底面にゴム足を貼り付ければ完成です。ゴム足のことを考えずに裏の印字を設計したため、ゴム足で一部が隠れてしまうと思います。

動作確認

使用前に、電源端子をテスタで当たって、ショートしていないことを確認してください。

調整箇所はありませんが、すべてのテスト端子で点灯することを確認してください。このとき、過電流でLEDを破損しないよう、電圧を適宜調整しながら行ってください。また、抵抗の並び順が間違っていないか、再度確認しておくことをおすすめします。

FAQ

表面実装LEDテストアダプタがない

このアダプタは自分で作ります。

基板は電圧計の窓になるところにあります。

2pinのコネクタは40pinから切り出します。

ポリスイッチがわからない

外見上はコンデンサと似ています。下の写真を参照してください。

ご利用者の声

当キットを紹介してくださっている方のブログ記事です。

頒布

頒布品はキット(部品セット)です。完成品ではありません。

ご希望の方は、下記注意事項等をご確認の上、下のフォームからお申し込みください。

頒布数: 10

【注意事項】

  • 部品の調達の都合上、上の写真とは異なる場合があります。ネジ類も同様です。抵抗については、本機では高精度が必要なところはありませんが、頒布品は金属皮膜抵抗の場合があります。これも調達の都合です。
  • 電圧計モジュールのLEDには傾きがあります(上の記事を参照)。
  • 本機のマニュアルは当ページがすべてです。紙媒体はありません。また、本機は電子工作の経験がある程度ある方を対象としております。抵抗のカラーコードやコンデンサの値の読み方など、基本的なところの説明はしていません。電子工作の基本については、こちらのページに参考になりそうなサイトなどをまとめてあります。

参考になりそうなサイト 参考になりそうな書籍

  • 資源の有効活用のため、梱包材は再利用することがあります。ご了承ください。
  • 仕様や頒布価格は予告なく変更することがあります。
  • 本機の組立てや使用による怪我・事故等には責任を負いません。

【価格】

  • 頒布価格: 2,000円
  • 送料: 300円
  • 支払い方法: 銀行振込(楽天銀行、ゆうちょ銀行、ジャパンネット銀行)

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