ジュールシーフ単語

ジュールシーフ

  • 2
  • 0
掲示板をみる(12)
  • twitter
  • facebook
  • はてな
  • LINE
  • ほめる(2)
  •  
  •  
  •  
  •  
  • その他

ジュールシーフ(Joule Thief)とは、低い電圧でLEDらせるときによく使われる昇圧回路(発振回路)の一種である。

概要

Jewel Thief(宝石泥棒)の JewelJoule(ジュール:エネルギーの量を測る単位)に置き換えたダジャレ。いわば「放電泥棒」といった感じであろうか。他の機器では使えないようなレベルまで消耗した電池でもしぶとく動作することから、エネルギーをぎりぎりまで搾取できる泥棒という意味が込められている。

LEDらせるには、豆電球べて高めの電圧が必要。例えば、1.5v ではでも電圧不足でらないが、3.0v 以上になるとでもるようになってくる。

電圧が足りない場合でも、電圧の高い間(ピーク)を周期的に作り出せれば、ピーク時だけLEDる。もちろん消えている間もあるが、人間にはわからないくらい点滅周期が速ければ、普通っているように見える。これを実現するのがジュールシーフである。これはブロッキング発振回路の一種で、中にコイルが使われている。コイルに流れる電流が変化すると、変化する磁気が生まれ、その勢いで電圧が発生する。この性質をうまく利用することで電池1本(1.5v)よりも高い電圧が得られる昇圧回路として働かせることが可

電圧が0.6v程度まで落ちても動作するので、消耗しかかった1.5v電池をとことん使い切って常などとして有効活用したいときに便利な回路である。

回路図

ネット検索するといくつかのバリエーションがあるが、基本的には下の図のような回路である。抵抗は1kΩ程度、コイルトロダルコアに十数回巻いたもので十分に動作する。

動作

ベース電流が小さく変化すると、トランジスタで増幅されてコレクタ電流がより大きく変化する。コイルは電流の変化のうち大きいほう(コレクタ電流の変化)を逆電圧で妨しようとするが、変化の小さなベース電流にとっては逆に変化を後押しする方向の電圧なので、それによって大きくなったベース電流の変化がまたトランジスタで増幅され、コレクタ電流がさらに大きく変化する。つまり、コイルは変化を妨したつもりで逆にトランジスタから「倍返し」を食らってしまうのだ。コイルもそれに負けないぞ!…と、さらに強い逆電圧で変化を妨しようとする。この正帰還ループによって電流の変化が加速され、コイルからの電圧を強める方向に働くわけである。

やがて極限に達して飽和し、それ以上電流が変化しなくなるとコイルが発電できなくなり、変化が逆転する方向へ向かい始める。逆転しても正帰還ループであることに変わりはなく、やがて反対側に飽和して再び逆転する。結果的にこの逆転が繰り返されて発振が起こり、コイルからの逆電圧がLEDに最も強くかかる(コレクタ電流が急減する)タイミングで発する。

この変化はマイクロ単位の一のできごとである。発振周波数は数十kHz~数kHz程度で、スピーカーで音に直したとしても、超音波になって人間には聞こえないくらい高い周波数である。ただ、巻き数や抵抗値によっても変わるので、コイルを巻き数の多いトランスに置き換え、二次側にスピーカーをつなげば、可聴周波数まで落ちて音になり、楽器として使えるようになることもある。

より具体的には次のような動作になる。

  1. を入れた間は、トランジスタOFFLEDも電圧不足でOFF同然のため、電流は一の逃げであるベースへ流れようとする。
  2. ベース電流が増える間はコイルが逆電圧を発生させて抵抗するので、ゆっくり増えていく。
  3. ベース電流が増えてくるとトランジスタがONになり、増幅作用によってコレクタ電流が急速に増え始める。
  4. コレクタ電流が増えるとそれを妨げる方向の電圧がコイルに発生し、ベース電流を増やす方向に押していく。
  5. やがてコレクタ電流がそれ以上増えない飽和状態になり、変化がなくなってコイルの電圧が止まる。
  6. ベース電流を押す電圧がなくなって、ベース電流が減少に転じる。
  7. ベース電流のちょっとの減少が増幅され、コレクタ電流が大きく減り始めてトランジスタOFFに向かう。
  8. コイルがコレクタ電流を維持しようとして、ベース電圧を落とし、LEDにかかる方向へ電圧を高めていく。
  9. ベース電流がさらに減る方向に引っられ、トランジスタが急速にOFFになる。
  10. コイルからの電圧がさらに高まってLEDにぶつかり、一だけ点する。
  11. コイルの起電が収まって安定したところで 1. に戻る。

コイルの巻き方

  • トロダルコアドーナツ状の圧粉心)を用意する。電とかパソコンマザーボードなどにコイルの形で入ってる可性が高く、こういった機器のジャンクから取り出したコイルの線をほぐしてトロダルコアだけ使うという方法もあり。
  • トロダルコア電線2本を束ねて巻く。
  • 巻く回数:10回ぐらいは巻いたほうがよい。20回以上巻けば低電圧でも昇圧しやすくて安定するかも知れない。電線は細めのほうが多く巻きやすい。
  • 一方の線の巻き終わりと、もう一方の線の巻き始めを結んで中間タップをつくる。うっかり巻き始め同士、または巻き終わり同士を結んでしまったり、2本の線がつながらないような結び方をしてしまうと動作しないので間違えないよう注意。この中間タップが電の+へ直結してさえいれば、それ以外の両端はコレクタ側・ベース側のどちらでもよい。

関連動画

関連項目/関連リンク

この記事を編集する

掲示板

  • 10ななしのよっしん

    2015/06/17(水) 19:52:13 ID: ZnJYniGHyC

    解説、挿絵、どちらもマジありがとうございます!
    素人の私には他のサイトよりここの方がわかりやすかったです。

  • 11ななしのよっしん

    2016/01/22(金) 19:20:33 ID: fC3/Kj35p3

    分かりやすかった!
    ありがとうございます

  • 12裏技君

    2016/02/19(金) 17:39:53 ID: ICr0iaUlTR

    死ぬほど分かりやすかった…すげえよあんた

おすすめトレンド

急上昇ワード改

最終更新:2020/10/01(木) 05:00

ほめられた記事

最終更新:2020/10/01(木) 05:00

ウォッチリストに追加しました!

すでにウォッチリストに
入っています。

OK

追加に失敗しました。

OK

追加にはログインが必要です。

           

ほめた!

すでにほめています。

すでにほめています。

ほめるを取消しました。

OK

ほめるに失敗しました。

OK

ほめるの取消しに失敗しました。

OK

ほめるにはログインが必要です。

タグ編集にはログインが必要です。

タグ編集には利用規約の同意が必要です。

TOP