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LEDとCdsで発振回路は作れるか?

 鉄腕ダッシュみたいなタイトルですが、

◇発端は、
 以前、キャンドゥのデジタル温度計を電圧計に改造した時、白色LEDとCdsでフォトカプラーを作りました。この時、このカプラーはえらく感度が高いので増幅素子として使えるのでは無いかと思っていました。

▼LEDとCDSで作ったフォトカプラー
20100630R0018772.jpg 20100630R0018775.jpg
右と左の写真でLEDとCdsの位置が逆になっています。

◇特性測定
 そこでこの素子について調べてみました。まずは電流抵抗特性。
▼入力電流に対する抵抗変化特性
電流/抵抗特性
 入力電流が多くなると特性が寝てきますが、0.01mAから0.1mAと10倍電流が増えるとCdsの抵抗は30kΩから3kΩと1/10になっています。ここで、Cdsに12Vを印加したとすると、流れる電流は0.4mAから4mAに変化するわけで、ほぼ直線の関係が得られています。ま、この領域ではグラフがほぼ直線なので当たり前なのですが。

 ここで注目すべきは電流の増幅率です。
 入力電流0.09mAの増加に対して、Cds側の電流は3.6mAの増加なので電流増幅率は40倍あることになります。トランジスタで言えばHfeが40ということになります。

 こりゃー面白い。新しい増幅素子発見か!と思ってネットを検索したら、既に同じことに着目されてアンプまで作られた方がいました。(アナログフォトカプラー LED CDS 増幅で検索すると出てきます)そんなに簡単に新しい発見ができるわけは無いですよね。

 せっかく作った素子なので、私もこれが増幅作用を持つことを証明することにしました。単純にやるなら小信号を入力して、増幅されていることを確かめれば良いわけです。しかし、テスターくらいしか持ってないので、個人的にはこの方法は面白くない。それに、単に出力の振幅が大きくなっているだけでは、増幅できているとは言えないですよね。

◇増幅作用を検証
 ということで前置きが長くなりました。この素子が増幅作用を持つことを証明するため、この記事のタイトル、「LEDとCdsで発振回路は作れるか?」に挑戦することにしました。作った回路はマルチバイブレータ。回路図は、
▼LEDとCDSで構成したマルチバイブレータの回路図
20100630LED-CDS OSC_diagram

▼ブレッドボードで動作確認
20100630R0019191.jpg
 ちゃんと発振しました。時定数を大きくしてあるのでLEDが交互に点滅するのが確認できます。これで増幅素子であることが証明できたと思います。

◇まとめ
 LEDとCds,どちらも増幅などという機能は無いのに、組み合わせると増幅素子が出来ちゃいました。なんだか痛快です。
 この素子は入出力が完全に絶縁されていて、出力側は無極性、という特徴があるので使い方によっては面白い回路が作れると思います。ただ、トランジスタと比べるといろいろな特性がえらく劣る。さらに、Cdsはカドミウムを含むため環境問題も抱えており、工業的な利用価値はほとんど無いんでしょうね。

 あと、いい大人が電子工作やるならオシロくらい持ってろよ、中学生じゃ無いんだから、という声が聞こえてきそうです。オークションで中古でも探すかな。
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ジャンル : 趣味・実用

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No title

いい考えですね。秋月で同じようなものを売っていますが自分で作ったのですね。
CDSの代わりにフォトトランジスタを使うとどうなるのでしょうか。
あと、中学生ですがオシロ持っています。秋月の激安キットですが。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-09726/

ちじたぜさん、今晩は

コメントありがとうございます。

URL見ました、鉄で電子工作好きな中学生なんですね。この記事に興味を持つとは、なかなかいいセンスしていると思います。

CDSの代わりにフォトトランジスタを使うと、フォトカプラという部品と同じになりますが、その時は電流伝達率(CTR)で感度を表現します。これって、この記事中に書いた電流増幅率と同じです。

>>ラジオペンチさん

返信ありがとうございます。
URL見たのですか、今デフォルトのデザインのままなので見にくく醜いのでCSSの再検討中です。

ラジオペンチさんのブログはよく見ています。
結構本格的な修理などもやっているようでアイデアの参考にしたりもしています。ありがとうございます。

本題ですが、CDSだと抵抗値や大きさなどのバリエーションが多いのでいろいろ選べそうです。
CDSは緑色の光に高感度なので高輝度の緑LEDを使うとさらに感度が上がるかもしれません。

赤外線LEDと赤外フォトトランジスタスタを持っているのでフォトカプラとして使用できそうですね。
(今フォトカプラが大量に必要だったので買っちゃった...フォトトラと赤外LED大量に持っているのに...)

re:>>ラジオペンチさん

緑のLEDですか。
分光感度特性の話まで理解していないとそういう発想は出てこないはずで、よく勉強してますね。

仮説を証明するサイクルの繰り返しで自然科学が発展した訳で、おおいに疑問を持って、実験するなりネットで調べると良いと思います。
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