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2014年5月 6日 (火)

アナログ カラーセンサー

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4/29理科ハウスにお邪魔しました。

http://licahouse.com/index.html

分光器の製作と実験など、光をテーマにしたワークショップや展示をしていました。

そんな中、展示の中に、メロディICの出力に、赤や青のLEDを接続して、その光の出力を太陽電池で受け、光の強弱によって発電された電気信号をオーディオアンプで増幅して音を鳴らすという物がありました。

LEDは赤も青も、人の見た目にはどちらも同じくらい明るく光って見えるのですが、太陽電池に光をあてると、赤色の光の時には大きな音が出て、青色の光の時には、音が小さいのだそうです。

また、太陽電池の種類によってもその感度はまちまちで、赤でさえあまり大きな音の出ない物もあり、今回その中で一番感度の良い物を使っているということでした。

太陽電池をセンサーとして応用した物ですが、太陽電池は、太陽の光で発電するのが目的ですので、太陽光での発電に適した光の波長用に作られています。

同じような実験で、フォトトランジスタの前に、赤や青や緑のセロファンを入れて、色違いのLEDを同時に光らせると、セロファンと同じ色のLEDの光だけ通るという実験がありますが、以前上手くいかないというので見せてもらうと、もともとフォトトランジスタに赤外線しか通さないフィルムが貼ってあり、そのフィルムを剥がしてやると、上手く動いたといった事がありました。

Color_sensor_circuit家に帰って、以前、興味本意で買い、実験しないまま置いてあるカラーセンサーがあったのを思い出し、部品箱を探すと、フォトトランジスタに紛れて、シャープのアナログカラーセンサーPD-151がみつかりました。

昔、国際ラジオで買って、ログ ダイオードというのがどにもないので、それっきり放置されていました。

データシートは、PD-150、PD-151、PD-152などで検索すると、シリーズのデータシートやサンプル回路を見つけられると思います。

このセンサーは、色の違いを電圧で出力するアナログのカラーセンサーです。

サンプル回路のログダイオードIS-002は今まで見た事もないので、スイッチングダイオード1N4148で、オペアンプはTL074(実験途中で破損)、TL084などを使い、抵抗も普通のカーボン抵抗、電源は電池006Pを2個、±9V電源で間に合わせ、フルカラーLEDでRGBで発光させ、その時の出力電圧をDMMで見てみました。

電源を入れると、外の光に反応して、0.7~0.9V程度電圧が出ています、手で光を遮ると0V近くまで下がります。

赤、緑、青に発光したLEDを近づけるとデータシートのグラフと比べ高い電圧が出力されていますが、色によって電圧が変化している事を確かめる事が出来ました。

Ca1

 

Ca2

http://youtu.be/m2uB6t5mEko

Ca3

大まかな動作が確認できたので、何か作ってみる事にしました。

色の違いによって出力された電圧を、ウインドーコンパレータで識別、入力された色信号が、赤なら赤、緑なら緑、青なら青のLEDを光らせ、同時に色ごとに違うメロディが流れるようにメロディICをつないでみました。

残念ながら、携帯のカメラとマイクの向き、マイクの特性なのか、音はあまり拾えていません。

動作に関しては、緑と青のLEDは、波長が近い為か、干渉して、緑なのに青が、青なのに緑が、お互い一瞬検知して光ってしまいます。

また、光の入る角度によっても、斜めから光をセンサへ入れると、光の当て方によって誤った信号を検知してしまいました。

Ca4

http://youtu.be/7fDuussemyg

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