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電子工作

Arduino&リレーによって、AC電源のLED電球を点滅させてみた!

投稿日:



好きな子が夜に部屋に来たとき、

私は鼓動3倍速くらいドキドキします。



みなさんもドキドキするでしょうか?!




一夜を良い時間にするには、

部屋の雰囲気がとても大切です。




そんなとき、

部屋のシーリングライトが

全力で灯っていたらどうでしょうか?




明るすぎてせっかくの時間に

二人のムードが追い付いてきません。




そこで二人だけの空間に、

エッチでロマンチックな雰囲気を出すために、

小空間を照らすLED電球を使うのが一般的だと思います。




普通のメンズは既製品を使います。

多分、手動式のLED電球でしょうか。。。

おしゃれメンズはキャンドルでしょうか。




それでは面白くありません。

部屋のムードを出す行為一つとっても、

女の子のポイントアップを狙います!




勉強も兼ねて自作していきます。




どんなものが良いか考えましたが、

音声で小さな暖色系LED電球をON/OFFして、

なおかつ調光できるものが良いかなと思いました。




というわけで最終形態は、

音声認識で電源を制御して、

音声認識で調光できるものを

自作していこうと思います。




長くなるので、いくつかの記事に分けます。

今回は初回としてまずは、

LED電球のON/OFFを出来るようにします。




「LED電球」というのは、

電子工作の定番のちっこいものではなく、

コンセント(AC電源)に挿して使うタイプです。




最終的にはこんな感じです。



Arduinoなどのマイコンで、

AC電源を使うには工夫が必要です。


電子工作定番のLEDは、

普通にArduinoに接続すれば簡単に制御出来ます。




こういう場合に登場するのが「リレー」です。


こんなやつ↓↓↓


ちなみに上のリレーは、

青い塊1個がスイッチ1個分に相当するので、

4CH(チャネル)のリレー(モジュール)です。




リレーの説明します。

リレーとは?その特徴



手動で制御するスイッチと比べて、

リレーは電気でスイッチを制御するものです。



イベント処理や周期的に、

スイッチのON/OFFを切り替えられます。



それだけ聞くと、普通のスイッチと

何ら特徴がないように聞こえますが、

リレーには大きな特徴があります。




特徴説明の前に、

リレーの構造を理解しておきましょう。



(有接点系)リレーの中身はこのようになっています。



コイルに電流が流れると、

コイルが磁石の性質を持ちます。


そしてそれによって、

スイッチの板金が引き付けられます。


つまりスイッチONとなるわけです。




電磁石によって引き付けているため、

電流が流れていなければ、

スイッチはOFFとなります。




ちなみに参考までにリレーには、

有接点リレーと無接点リレーがあります。





有接点リレーは上の画像のように、

(EMR : Electro-Mechanical Relayという)



物理的なスイッチ構造になっており、

スイッチがON/OFFするたびに、

カチカチと音がします。





一方で無接点リレーは、

(※例えばSSR:Solid State Relayなど)

半導体を利用しているため、

スイッチが切り替わる音がしません。



特徴① DCだけでなくAC電源を扱える



リレーの構造を見て下さい。

スイッチをONする回路と

スイッチがある回路は絶縁しています。

※あくまでイメージとして。



つまりリレーは回路を分断しているため、

異なる入力電源を扱うことが出来ます。





デジタル回路でスイッチを制御して、

AC電源(ex.コンセント)を使ったアナログ回路を

簡単に組むことが出来ます。





少し見方を変えてみます。



スイッチに入力信号を送る側は、

電流を流すだけなので少量で十分なのに対し、



スイッチの出力側は、入力側と

AC電源などの別電源を切り離して使えるため、

大電流が必要な負荷を置くことが出来ます。



つまり、

小電流で大電流が必要な負荷を制御出来る


という見方もすることが出来ます。




特徴②:一つの入力信号で複数の回路を扱える



リレーにはチャネル数があります。

この記事冒頭の画像に

写っているリレーは4CHです。



リレーへの入力信号によって、

任意のチャネルを制御することが可能です。



リレーへの入力は、一か所しかないのに、

複数のチャネルをON/OFFすることが出来ます。



これまで出力側の電源をACにしていますが、

もちろんDC電源につなぐことも出来ます。




ただ出力側でDC電源を扱うなら、

リレーでなくてもトランジスタ系素子の方が

コスト面やサイズ面でも優れているので、

リレーを選ぶ理由が減少する気がします。






リレーの説明は以上です。



ArduinoとリレーとLED電球の接続法



それでは実際に作っていきましょう。

接続方法は以下になります。



リレーのピンの使い方として、

まず入力側と出力側があります。

基本的にメーカが違っても使い方は同じです。




入力側はVcc / GND / CHのピンあります。

リレーのCH数だけCHピンがあります。



今回は私が使ったものは4CHなので、

入力側には合計で6ピンありますが、

実際にに使うのは3ピンだけです。



CHピンには電気信号が入って、

それに基づいてON/OFFします。




続いて出力ピン側ですが、

CH毎にCOM / NO/ NCの3ピン存在します。


COM : COMmon
NO : Normally Open
NC : Normally Closed


COMピンは絶対に使用します。

NCとNOはリレーの使い方によって

どちらを使うか違ってきます。




出力側の回路を

常に閉じた状態にしておく場合は、

「NC」ピンを使います。




この場合、CHピンには

基本的にHighの入力信号を入れておき、

スイッチをOFFにするタイミングで

LOWをCHピンに入力します。




出力側の回路を

常にオープンの状態にしておく場合は、

「NO」ピンを使います。




この場合、CHピンには

基本的にLOWの入力信号を入れておき、

スイッチをONにするタイミングで、

HIGHをCHピンに入力します。






今回はLED電球を周期的に点滅させる

パターンを作っていきます。




Arduinoに書き込むプログラムはこちらです。





なおAC電源を使ってLED電球を

いきなり実験するのが怖いという場合は、

電子工作用のLEDをDCで直接

制御するパターンで実験してみましょう。




その場合は上記のプログラムで、

// (コメントアウト)を消して下さい。



ただその場合は、

リレーを使う必要性はなくなりますが。。。(笑)

もしLEDを制御したいなら、

Arduinoと直接つなげて制御した方が簡単です。




回路は以下のようになります。



次回はLED電球を調光してみようと思います。



最後まで読んでいただきありがとうございました。

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