間引いたミニ白菜も結構育っています。何回か間引かなければならないので、しばらくは採れたての柔らかいミニ白菜が食べられます。

 

間引いたミニ白菜で夕食のサラダです。

 

夏は毎日トマトが収穫でき、冬でも緑のミニ白菜が収穫でき小さなベランダでも立派な菜園です。この水耕栽培で循環ポンプのタイマ制御を行っているタイマICの説明をします。皆さんのベランダにもこの菜園を実現してください。

タイムラグのあるスイッチ

CR回路のタイムラグを、目で見て確認します。

スライド・スイッチでコンデンサの充放電を切り替えます。コンデンサに100ｋΩの抵抗を介して充放電が行われるため、LEDを点滅するトランジスタやFETを駆動する電圧にタイムラグ生じます。スイッチに操作に比べCR回路の遅れ分だけLEDの点滅が遅れます。
33ｋΩの抵抗はトランジスタの場合、ベースに電流が流れ、その流れ込んだベース電流のhfe（電流増幅率）倍のコレクタ電流が流れLEDを点灯します。その電流を流すための抵抗です。

トランジスタ、FETの足
トランジスタ、FETの接続を間違えると正しく動作しません。また素子を壊す場合がありますので注意して接続してください。

 

 

トランジスタB
　（ベース）に流れる電流によりはC(コレクタ)－E(エミッタ)間に流れる電流が制御されます。
FET
　G(ゲート)に加わる電圧によりD(ドレイン)－S(ソース)間に流れる電流を制御します。

ブレッドボードに回路を作成
上記の回路をブレッドボードに作成しました。

回路図と照らし合わせて確認してください。スイッチの動作に遅れてしばらくしてLEDがゆっくり明るくなり点灯し、コンデンサの放電の場合はしばらくして徐々に暗くなりLEDが消灯するのが確認できます。

トランジスタの場合の充放電
トランジスタの場合について、オシロスコープで測定したコンデンサの充放電電圧を次に示します。

 

充電の状況です。電源電圧は約6Vですが、2V弱までしかコンデンサの電圧は上がっていません。

トランジスタはベース電圧が0.6V以上になると電流が流れ始めます。最終的には電源とトランジスタのベース電圧を100ｋΩと33ｋΩで分圧した値になります。

FETの場合
同じ回路で、トランジスタをFETに置き換えた結果です。

 

FETはゲートに加わる電圧の大きさに応じてドレイン‐ソース間の電流が制御されます。また、トランジスタのようなベース電流が流れません。そのため、C-R回路からFETへ電流が漏れずFETを接続してもその影響を受けていません。

明確なタイムラグのために必要なこと
(1) トランジスタのベースに電流が流れるとC-R回路の時間計測が影響を受ける。
上記の回路でも、充電抵抗がトランジスタのベースに接続されている抵抗の比を変えてテストしてみてください。実際の回路では、トランジスタ回路でも回路に影響を与えないように検出回路は高抵抗になっています。
(2) 基準となる電圧を用意して、充放電電圧と比較できれば正確な時間が計れます。
これから、使用する予定のLMC555と呼ばれる汎用のタイマICはこれらのことを考慮して作られています。

次回から、タイマICについて検討を始める予定です。

<神崎康宏>