ねんどろいど ドロッセル 自動的に「便利ね」

ねんどろいど ドロッセル 自動的に「便利ね」 デモ

（動画） ドロッセル 自動的に「便利ね」デモ テスト用に1回で約2秒光ります。 実際の点灯時間は数分まで変更できます。 電源オン直後は点灯します。設定時間が経過すると消えます。この状態が待機状態です。 動画は待機状態から始まっています。 動画の流れ： ・待機状態→センサを遮る（点灯）→すぐどかす→指定時間後に消灯（待機状態）。 ・待機状態→センサを遮る（点灯）→すぐどかす→指定時間後に消灯（待機状態）。2セット目。 ・待機状態→センサを遮る（点灯）→どかさない→暗いままでも指定時間後に消灯→ 　→一旦明るくしてからセンサを遮る（点灯）→すぐどかす→指定時間後に消灯（待機状態）。 ・待機状態→部屋の電気を消す（点灯）→指定時間後に消灯→部屋を明るくする（待機状態）。 動画では左右の目の光り方が違うように見えますが、これは撮影カメラの関係です。実際は左右で同じ光り方をします。 真っ暗になった後、目の色が青から白に変わっているように見えますが、これも撮影カメラの関係です。実際には点灯色は変わりません。

はじめに

仕組みについて

「自動的に便利ね」は２つの機能を組み合わせてできています。 周囲の明るさ（暗さ）に反応してLEDを点灯させる機能と、点灯したLEDを一定時間で消す機能です。 後者から説明します。 LEDを一定時間で消す…すなわち点灯させる時間を計るには、タイマーICという部品を使います。 タイマーIC LMC555　製品ページ／データシート（日本語のデータシートあり） タイマーIC 555は昔から使われている有名なICで、様々なタイプ（品種）があります。 今回の製作物は電池で動かすため、低電圧で動作し、消費電力が小さいLMC555を使いました。LM555のCMOS版です。 ワンショットタイマーの動作確認 （動画） LMC555 ワンショットタイマーの動作確認 テスト回路の回路図はここをクリック（開いた図の左側） 抵抗と電解コンデンサを組み合わせてタイマーの時間を設定します。 実験ではタイマーが 1.1 * 1MΩ * 10uF = 約11秒になるよう設定しました。 スイッチオンでタイマーがスタートし（LED点灯）、時間満了でLEDが消灯します。 動画では12秒で消灯。ちなみに1MΩと100uFの組み合わせでは115秒で消灯しました。 タイマーの時間 = 1.1 * R * C (秒) 抵抗 R 電解コンデンサ C タイマーの時間（約） 1MΩ 2.2uF 2秒 1MΩ 4.7uF 5秒 1MΩ 10uF 11秒 1MΩ 22uF 24秒 1MΩ 47uF 51秒　（1分弱） 1MΩ 100uF 110秒　（2分弱） 半固定抵抗1MΩ 100uF 0〜110秒で自由に 明るさを感じ取るセンサ（照度センサ）はフォトトランジスタという部品です。 フォトトランジスタ NJL7502L　製品ページ／データシート フォトトランジスタは部品が向いている方向の明るさに反応します。 NJL7502Lのその範囲は、+-20度です。試しに正面を向いてください。上下左右20度の範囲に蛍光灯のような明かりが見えれば「明るい」と判断します。それ以外の状況では「暗い」です。 フォトトランジスタは明るいと電流を流し、暗いと電流を流さない部品です。そのままスイッチオン／オフに見立てて使えます。しかし今回の製作物では暗くなったらスイッチオンにしたいので、逆の動作になるよう回路を組みます。 暗いときにずっとスイッチオン（LED点灯）のまま、明るくなるまで消えないようでは困ります。周囲の状況によらず一定時間で消えるようにしなければなりません。そこでタイマーICと組み合わせます。 フォトトランジスタの動作確認 （動画） NJL7502L フォトトランジスタの動作確認 テスト回路の回路図はここをクリック（開いた図の右側） 電源オン直後は点灯します。設定時間が経過すると消えます。この状態が待機状態です。 動画は待機状態から始まっています。 実験ではタイマーが 1.1 * 1MΩ * 2.2uF = 約2秒になるよう設定しました。 動画の流れ： ・待機状態→センサを遮る（点灯）→すぐどかす→指定時間後に消灯（待機状態）。 ・待機状態→センサを遮る（点灯）→すぐどかす→指定時間後に消灯（待機状態）。2セット目。 ・待機状態→センサを遮る（点灯）→どかさない→暗いままでも指定時間後に消灯→ 　→一旦明るくしてからセンサを遮る（点灯）→すぐどかす→指定時間後に消灯（待機状態）。 ・待機状態→センサを遮る（点灯）→すぐどかす→指定時間後に消灯（待機状態）。3セット目。

部品配置と配線を検討する

回路図 工作の中心は上半分の「台座」部分です。 他は補足説明などです。 タイマーIC 555のトリガーについて次のサイトを参考にさせていただきました。 ブレッドボードラジオ　LM555 部品配置と完成イメージ 台座内が丸見えだとして、なるべく足下で隠れるようにまとめます。 左に飛び出ている部品がフォトトランジスタ（照度センサ）です。前方の光に反応させることを前提に配置しています。光源が横方向にある場合などは配置を工夫してください。 支柱の根元が台座内側に出っ張っています。この下に部品が来ると基板が台座の厚さに収まらなくなるので、上手く避けて配置します。 実体配線図のようなもの 赤線の通りハンダ面（ウラ面）で配線します。 青線はジャンパー線で、これは部品面（オモテ面）で配線します。抵抗の切れ端を使います。 Batt+は電池（Battery。以下Battと略す）の「＋極」、Batt-は「−極」、LEDは頭部LED（両目）と接続する線です。ここでは配置検討のため、仮の線を置いています。 右の薄い色の図は基板を裏返して見た配線図です。オモテ面の部品が透けて見えるイメージで。 このページの下の方に完成した基板のハンダ面を掲載しています。そちらの方が分かりやすいかもしれません。

台座部を作る

配線図の通りハンダ付けします。 厚さを減らすためにICソケットは使わずLMC555は基板に直付け。 部品の足もハンダ付けの出っ張りギリギリで切り落とします。 徹底的にやるなら、スルーホール基板を使ってウラ面はツライチで部品の足をカットします。 ですがそこまでは言いません。 ハンダ付けが完了して横から見たところ。 電解コンデンサが思った以上に太く、台座からはみ出てしまいました。 苦肉の策で横出しに。 台座部完成。 電解コンデンサを取り替えられるようソケットに挿しました。これで点灯時間を変えられます。 支柱の根元がやはり邪魔です。仕方がないので基板を切りました。 センサは光源の位置に合わせて斜め上を向けます。 台座部完成写真で見切れている線の先にはピンソケットがついています。頭部側のピンヘッダと抜き差しできます。 線の長さは基板上からピンソケットまで約15cm、完成状態で台座の縁から首まで見えている部分の長さは約8cmです。ゆるく1〜2回三つ編みにしておくと線がばらけず、お美しい。 台座を加工します。 センサを出す穴を開けます。透明台座は案外曇っていて、センサの感度が大きく鈍るのです。 工夫のつもりで斜めに穴を開けましたが、センサより少し大きく垂直に開けた方が楽だと思います。 後方は線を出す窪みを削ります。 基板を台座に取り付ける方法は適当に。 ・基板の隅に短い支柱（土台）を付け、両面テープで台座に止める。 ・台座底面をプラ板や厚紙でふさぐことにし、そちらに基板を止める。 くっつけずにただ被せるだけでも構いません。 薄さに挑戦！で頑張りましたが、残念ながら台座の深さを0.6mm超えました。 このまま飾るとハンダ面が棚やテーブルを傷だらけにするので、コースターを敷くことにします。

頭部を作る

配線作業です。電子部品は使いません。 【注意】工作前に必ず電池を抜いてください！！　入れたままは危険です。絶対に外すこと！ カットして配線を引き出すポイントは回路図に書きました。そちらを見てください。 電池が！電池にだまされた！！（後述） 電池ボックスのコード色に注意。意に反して、赤が「−極」、黒が「＋極」です。 左の写真。「cut」のところで黒線を切ります。 右の写真。カットした線の、電池ボックス側の黒線に新たな線を継ぎ足します。 カットした線は複芯です。先がほつれてハンダ付けしにくいです。細すぎて指でつまんでよじることもできません。そこでちょっとテクニック。ピンセットの先でつまんで、ピンセットの方をひねります。ガッチリつまむのではなく、ピンセットの内側でこするようにしてよじります。 とはいえ、細く短い線同士をハンダ付けするのは難しいので、LED側の線は放置し、LEDの足に直接ハンダ付けします。 「−極」に追加する線は、スイッチとLEDをつなぐ黒線の途中に付けることになりますが、線はカットせず、ここもLEDの足に付けることにします。間違ってカットしちゃった理由は後述。 LEDやスイッチに付いている透明の接着剤は熱で溶けて糸を引きます。ちょっと作業しづらいので注意してください。逆にこれを利用し、追加した線を固定してしまう手もあります（偶然できて気付いたのですが）。 付け足す3本の線の長さは各5cmくらいが目安です。短くて作業しづらいようなら、握れるほどの長さでハンダ付けし、後で短くカットすればよいでしょう。 取り付けた線の反対側にはピンヘッダを付けます。 黒くて分かりにくいですが、台座側の線（ピンソケットが付いている）と接続した状態です。 コネクタは頭部内に収めます。結構な空間があるのであまりキチキチに作らなくても余裕で収まると思います。ただし接続時の幅に注意。 写真ではコネクタの根元で線を折り曲げています。あまりよろしくないので、接着剤や収縮チューブを利用して根元を補強します。 頭部側をピンヘッダにしたのには理由があります。 ジャンパーピンを挿してカットした線をつないだことにすれば、元の「スイッチオンで点灯しっぱなし」状態に戻すことができるからです。 写真はジャンパーピンを付けて、スイッチオンでLEDを点灯させています。このままドロッセルを組み立てれば元の製品状態と変わりません。 ケースを加工します。 線を外に出すため、ケース（後ろ頭のパーツ）とスイッチを止めている細長いプラスチック部を削ります。このとき、線をスイッチ脇から床方向へ垂直に出すのではなく、後頭部から首に向けて斜め前に出すイメージで削ります。そうするとケースの縁を削る部分が小さくて済みます。見かけ上の穴が小さいので、線を外しても見栄えがさほど犠牲になりません。 穴から出した線はグイッと後方へ曲げておきます。

完成

完成予想図通り上手くできたと思います。 台座にカバーを被せる場合、センサーの穴を忘れず開けてください。 写真では動作確認用に電解コンデンサを足が長いまま付けています。 動作確認 電池をセットし、電源スイッチをオンにします。LEDが点灯し、設定時間後に消えます。 センサーを手で遮って、LEDが点灯、消灯することを確認します。 うまく行かないときはセンサーの向きと角度を調節します。合わせは結構シビアです。 LEDの明るさは、回路を挟まず直接点灯させたときより若干暗いです。これは仕方ありません。 電源スイッチは入れっぱなしです。LEDは消えていますが電流はわずかに流れています。 電池が何日持つかは分かりませんが、楽しんでナンボ。どんどん点灯させて遊びましょう！ もちろん、電源スイッチをオフにすれば全ての動作が停止し、電池は消費されません。 日中は電源スイッチをオフにして節約する手もあります。 利用例 47uFの電解コンデンサを付けると約50秒点灯します。 寝室にでも飾りましょう。部屋の電気を消すと「自動的に便利ね」点灯、枕元を照らしてくれます。 布団に入ったころ自動的に消灯。実用的。

部品について

失敗談

回路図を書いて、ハンダ付けして、一度完成しました。が、光りませんでした。 回路を挟まず電池を入れれば光るし、回路の電源線の＋−は間違ってないはず。 原因を探るべく各部の電圧や電流を計るとどちらもマイナスの値で…あれ？ ここでハッと気付きました。ボタン電池のプラスとマイナスは見た目が逆！ ボタン電池なんて10年？20年？以上使ってないのですっかり忘れていました。 左が普通よく見る乾電池。上の出っ張った方がプラス、底面になっている平らな方がマイナス。 対して、ボタン電池は出っ張った方がマイナス、底面になっている平らな方がプラス。確かにそちら側には「＋」マークが刻印されています。 だけど！　電池ボックスの線は、マイナス側が赤、プラス側が黒なのです。すっかり騙されました。 中の電池の向きを見てもこの色を疑問に思わず、赤がプラス、黒がマイナスとして工作したので光らなかったのです。工作途中の写真もちゃんと撮っていたのになー

さいごに

おまけ： デモ映像撮影舞台裏

背景台紙を支えてもらいました。