ＥＪ４号では、ICの５５５を使ったＤｕｔｙ１：１（つまり点灯：消灯の比率が１：１）で、周期を可変できる点滅回路を紹介しました。
　このIC５５５の回路を応用して遊んでみましょう。

　今日紹介するのは、光センサを使って、周囲が明るい時には動作を止めていて、暗くなるとピカピカと点滅する回路です。

　ＥＪ４号で紹介した回路では使用していませんが（電池＋側に接続しています）、５５５の４番ピンはリセット端子です。ＥＪ４号の回路では４番ピンが電池＋に接続してあればＩＣは動作し、電池－側に接続すれば、ＩＣの動作はリセットされ、そのまま－側にしておけば、ＩＣの動作は停止します。
　今回使用したＣ－ＭＯＳ版の５５５、ＬＭＣ５５５の仕様書を見ると、リセットがかかる電圧は０．４Ｖ（ｍｉｎ）です。

　これは、４番ピンの電圧を０．４Ｖ以下にすればＩＣが停止する事ですので、明るい時にだけＬＥＤが点滅し暗くなると消灯するためには、明るくなるとＬＭＣ５５５の４番ピンが０．４Ｖ以下になるように、何らかの回路を付け足せば良いわけです。

　光センサとしての素子にもいろいろとありますが、ここではＣｄＳと言う素子を使用してみます。
　ＣｄＳは、写真のような外観をしていて、光によって抵抗値が変化します。明るい時には抵抗値が小さく、暗くなると大きな抵抗値になります。

　手持ちの、直径５ｍｍ程の小型のものをテスタでチェックしてみると、明るい時には数ＫΩ、暗いところでは１ＭΩ以上の抵抗値を示しました。と言う事は……電源電圧を１００ｋΩ程度の抵抗とＣｄＳで分圧して４番ピンに加えれば、明るい時には４番ピンの電圧は０．４Ｖ以下になってＩＣの動作は停止し、暗くなると電源電圧近くになってＩＣは動作を開始してＬＥＤが点滅する回路とできそうです。

　早速、回路図のように組んで実験してみました。ＥＪ４号の回路に抵抗１本とＣｄＳを追加するだけですから、簡単です。

回路図、クリックすると拡大します

　結果は、動画

　ＥＪ No.４の周期を変えられるLED点滅回路を作ってみよう！（p.19～）で紹介した回路の点滅のＤｕｔｙ比は、１：１（つまり点灯：消灯の比率が１：１）の固定でした。
　そこで、この回路の一部を変更して、点滅の周期は変えずにＤｕｔｙ比を可変できるようにしてみます。

回路図はここをクリックしてください

ＥＪ４号の回路に、ダイオード二つを追加しています。

　ＬＥＤの点滅周期は電解コンデンサと半固定抵抗（と１０ｋΩ）により決まりますが、この回路では、電解コンデンサの充電と放電は逆向きの二つのダイオードを通して別々の抵抗値で行われます。

　半固定抵抗を回して充電時間を短くすれば、放電側は長くなり、充電側を長くすれば放電側は短くなります。
　ＩＣの出力は、充電時にはＨ（つまりＬＥＤ点灯）、放電時にはＬ（ＬＥＤ消灯）なので、半固定抵抗を回すと、ＬＥＤの点灯：消灯の比率を変化させることができます。

　動作のようすをクリックしてみて見てください。
　ＬＥＤの電流を制限する抵抗は２２０Ωから１ｋΩに変更しました。

　２２０Ωでは、ＩＣの出力電圧がＬＥＤの点滅にしたがって変化してしまい、ダイオードの影響もあってうまく動作しませんでした。ダイオードを１Ｓ２０７６Ａから小信号用のショットキー・バリア・ダイオードやゲルマニウム・ダイオードに替えればだいぶ良くなると思いますが、ちょっともったいないかもしれません。

　点灯時間と消灯時間を個別に調整するには、

こちらの回路図のように半固定抵抗をもう一つ追加します。

もっと電流を流せるようにして沢山のＬＥＤを同時に点滅するには、


回路図をクリックしてくださいのようにします。

トランジスタを追加しています。電源電圧が３ＶではＬＥＤは１列毎に１個ですが、電源電圧を高くしてＬＥＤを直列に接続すれば、さらにたくさんのLEDを点滅できます。

こんな用途には、動作電圧の範囲が広く12Ｖでも使用できるタイマ用ICの５５５は重宝します。

※ここで注意！※
LMC５５５の電源電圧の絶対最大定格（超えてはイケナイ値）は15Ｖです。

ACアダプタなどでは、例えば12Ｖ出力という表記があっても、条件によっては15Ｖ以上の電圧が出てくる物があります。注意してください。

また、バッテリの充電用のものでは、「DC12Ｖ出力」と表記されていても、平滑回路がなく、商用周波数のリップルがそのまま出ているものもあります。

電池以外の電源で使用する場合、注意しないとＩＣが壊れてしまったり、不安定な動作に悩まされたりする事があります。

豆電球を点滅したい場合など、もう一つトランジスタを追加します。


回路図をクリックしてください。

10μＦの電解コンデンサを0.01μＦのマイラ・コンデンサ（あるいはセラミック・コンデンサ）に変更すると、

■明るさを変えてみるようすムービー■（←クリックしてください）
の様に、小さな半固定抵抗でも豆電球の明るさをスムースに変えられます。

簡単なPWM調光ですネ。
あまり実用性はないかもしれませんが、豆電球を模型用のモータに換えれば、半固定抵抗で回転速度が変化します。
モータを使う場合、逆起電力でトランジスタなどが壊れてしまわないよう、保護用にダイオード（Ｓ５２７７Ｂや10E－1等）をモータと並列に接続してください。

ダイオードの極性は電池＋側にカソード、トランジスタのコレクタ側がアノードです。

　上の回路は、ＬＥＤがじんわりと明るくなったり暗くなったりする点滅（と言うよりは明滅）回路です。ＬＥＤを点灯するための出力をＯＮ/ＯＦＦだけを取っている（３Ｐｉｎから）だけはなく、発振回路のコンデンサからも取っているのがポイントです。
　”５５５”では２－６ピンのコンデンサを充電－放電させることで発振動作をしています。その時のコンデンサの電圧は、電源電圧の１/３～２/３の間で変化します。瞬間的に電源電圧の１/３←→２/３に変わるのではなく、徐々に変化します。
　この電圧でトランジスタを通してＬＥＤを駆動することで、ＬＥＤはじんわりと明るくなり、じんわりと暗くなります。
　ただし、電源が３Ｖの場合、電源電圧の１/３は１ＶなのでＬＥＤは点きっぱなしになってしまいます。そこでダイオードを２個、ＩＣとトランジスタの間に挟んでいます。
　ＬＥＤやトランジスタを別の物に変えたり、トランジスタのベースの抵抗値（１００ｋΩ）を変更すると、点明滅の加減も変わります。
　カット＆トライで光り方を加減すると面白いと思います。

動作の様子はこちらの動画ファイルを参照してください

　ＬＥＤを点滅させること以外にも、555の発振周波数をもっと高くすれば、圧電サウンダを鳴らすこともできます。
　この回路は、「検知線」が切れると「ピー！」とブザーが鳴り出す「断線ブザー」です。検知線が導通している間は、”５５５”の４ピンは０Ｖになので、ＩＣは動作しません。したがって、圧電サウンダから音は出ません。
　検知線がなにかの理由で切れると、４ピンが１ＭΩの抵抗を通して３Ｖとなるので、ＩＣが動作を始め、圧電サウンダは「ピー！」と鳴ります。
　回路図のように半固定抵抗を付けておくと、音の周波数（音の高低）を調節できます。図の定数で、およそ３３０Ｈｚ～６．５ｋＨｚの間（実測値）で可変できます。
　実際に音を変えてみるとわかりますが、ある音の高さで、音が大きくなります。これは、圧電サウンダには「共振周波数」があって、この周波数で鳴らすと、効率良く音を出せるためです。
　検知線として細い銅線を張り巡らせて、何らかの原因で切られたら鳴るようにしたり、あるいは検知線の部分にリード・スイッチを入れて磁石が近づいたり離れたりすることで鳴ったり止まったりするように工夫すると、ドアの開け閉めの確認などができるようになります。
　音をもっと大きくしたい場合、３Ｖでなく００６Ｐ電池の９Ｖなどで動作させても良いでしょう。ＣＭＯＳ型の５５５を使用すれば、回路の消費電流は、ブザーが鳴っている場合０．５ｍＡ、鳴っていない場合は０．１ｍＡ弱ですから、電池でも長時間動作します。（９Ｖで動作させても、消費電流は倍程度です）
　バイポーラ型の５５５（ＮＥ５５５とかＬＭ５５５など）は、スピーカーを直接鳴らせるほどの大きな出力電流が取れますが、電源電圧として最低でも５Ｖ程度必要ですし、ＩＣだけで数ｍＡ消費してしまうので、電池で動作する回路では、ＣＭＯＳ　ＩＣの低電圧動作、低消費電流は魅力的です。

　LMC555（CMOSタイプの555）を二つ使って、「静電容量式タッチ・スイッチ」を作ってみました。
　IC1のLMC555を適当な周波数で発振させるとき、コンデンサと抵抗の時定数で発振周波数が決まります。このコンデンサをセンサとすることで、タッチ・スイッチを実現しています。
　コンデンサの基本構造は２枚の電極が向き合っていて、その間に誘電体が入っています。電極の面積が同じならば、誘電体の誘電率によって、コンデンサの容量は変わります。
　２枚の電極を、写真のように向かい合ったクシ形に配線したスズメッキ線をコンデンサの代わりとすると、電極（クシ形の線）をビニル袋や紙などで覆っていても、その上に手を置けば、空気中と人の手（ほとんどが水分）とでは比誘電率が変わるので、静電容量は変化し、IC1のLMC555の発振周波数が変化します。
　このとき、人の手は空気より比誘電率が大きいので、絶縁された電極に「タッチ」するとセンサ部分の容量は大きくなり、発振周波数は低くなります。
　IC1のLMC555の出力は、図の点線部分によって、発振周波数に応じた電圧に変換します。周波数が高いほど、点線部分からの出力が大きくなるので、「タッチ」して周波数が下がると、この部分からの電圧は下がります。
　IC2のLMC555では「タイマ回路」を構成しています。５５５のもっとも普通の使い方ですネ。555は2番ピンの電圧が、電源電圧の1/3以下となるとトリガがかかり、ＩＣはタイマとしての動作を開始します。
　つまり、点線部分の出力電圧が、「タッチ」していない場合電源電圧の1/3以上で、「タッチ」すると1/3以下となるように回路の各定数を決めれば、センサ部分の静電容量変化で動作するスイッチを作ることができるわけです。
　今回の回路では、IC2によって「タッチ」してから一定時間LEDが点灯するようにしています。点灯している時間は100μＦと33KΩによって調節できます。コンデンサや抵抗を大きくすれば、長い間点灯しています。
　センサからの配線は、極力短くしないと、配線の静電容量が動作に影響してしまいます。また、センサ部分の作り方などによってIC1の周りの部品の定数は調整が必要な場合もあります。これらの値はカット＆トライの必要があるでしょう。
　今回はあくまで「遊ぶ」事を目的に、555だけの最低限の回路で組みましたので、実用性は？？？です^^;
　動作の様子は、動画ファイル（555-6.wmv）をご参照ください。