LM3914で電池チェッカー

質問

LM3914を用いて、3Vから4Vの電池チェッカーを作製したいと考えています。
0.1Vごとに光らせたいと思っております。

下記URLにて0Vから5Vの方法は分かったのですが、
min.とmax電圧を変更する方法が分かりません。
電源電圧は、9Vか12Vを考えております。
ぜひ、ご教授くださいませ。

http://oshiete1.goo.ne.jp/qa3452989.html

回答No.6

inara1 · ベストアンサー

＞抵抗器はGNDに逃がしてやればよいのでしょうか？
以下のように抵抗器をつなげればいいです。

　　　　　┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬───┐
　　　　　│　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼ LED　　C
　　　　　│　 │┏┷━┷━┷━┷━┷━┷━┷━┷━┷┓　　　┷ GND（2pin）
　　　　　│　 │┃18　17　 16　 15　 14　 13　 12　11　 10　┃
　　　　　│　 │ ）　　　　　　　　　　LM3914　　　　　　　　　　　┃
　　　　　│　 │┃1　　2　　 3　　4　　 5　　6　　7　　8　　 9 　┃
　　　　　│　 │┗┯━┯━┯━┯━┯━┯━┯━┯━┯┛
　　　　　│　 └─┘　 ├C ┤　 │　 │　 ├─┤　 │　 └→ open だと Dot 表示、3pinにつなぐと Bar 表示
　　　　　├───── ） ─┘　 │　 │ 　│　 R1　└─┐
　　　　＼○スイッチ1　│ 　　　　 │　 │　 │　└┬──┤　　C = 0.1μF（積層セラミック）
　　　　　 ○　 ┌──-┘　　　　　└─ ）→VR2　 │　　　│　　R = 1kΩくらい
+ ┌──┘　 │スイッチ2 ／　　　　　│　　│　　 │　　 │
別電源　　 ┌┘　　　 ┌○ ○─ R─┤　　 │　　VR1←┘　スイッチ1,2は２回路タイプで以下↓のように結線
-│　　　　 │　　　　　│　　　　　　　　C　　　│　　 │　　　　　　　別電源+ ─┐
　├───┴───　） ─────┴─-┴──┘　　　　　　　　　　　　○ ○ ○─ LM3914の3pin
　│　　　　　　　 ┌─┘　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 ○ ○ ○─ R ─ LM3914の5pin
　│　　　　　　　 │　　　　スイッチ ／　　　　　　　　　　　　　　　　 　電池 + ─┘
　│　　　　　　 +├──────○ ○─┐
　│　　　　　　　 ┷　電圧チェック　　　　抵抗器
　│　　　　　　 - ■　される電池　　　　　 │
　└─────┴─────────┘
補足ですが、ANo.4 の回路では LM3914の5pinはチェックされる電池につなぎっぱなしになっていますが、電池から 5pinに電流がわずかに流れるので、長時間チェックしないときには、上図のように、スイッチ1と2を連動にして、回路を完全に切り離したほうが良いと思います。２連スイッチは [1] のような6pinタイプであれば何でもいいです。スイッチ2 と 5pin の間の抵抗 R はノイズ除去用です。LEDの表示がちらつくときに入れてください。この部分のR とC は5pinの近くに実装してください。チェックされる電池と抵抗器の間にもスイッチを追加しました。このスイッチをON/OFFすることで抵抗器があるときとないときの電圧を違いを見ることができますが、抵抗器を電気的に切り離すためにも入れておいたほうがいいでしょう。

[1]　２回路・２接点スイッチ　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=&cond8=and&dai=&chu=&syo=&cond9=&k3=2&list=2&pflg=n&multi=&code=5A7C-MJJR

お礼

本当にありがとうございました。
これで、ばっちりです。
いつも、もれ電流とか気にせずに作ってしまうので、
2回路スイッチなども勉強できました。

早速、今週末に作製してみます。

回答No.9

inara1

はんだ付けがちゃんとしてなかったのかもしれません。回路基板や電池ボックスまでの配線を叩いてもLEDの表示は安定していますか？

>また機会ありましたらお願いします
困ったときはまた質問してください。

回答No.8

inara1

>3Vから3.9Vにして、0.1V刻みの電池チェッカーになりました
Vmin とVmax を可変できるようにしたのは正解ですね。

>ただ、抵抗器の前のスイッチをONにするとLEDが消えてしまいます
電池の中には内部抵抗が大きいものがあるのでそういうこともあるかもしれません。4V 出力の電池に 20 Ωの抵抗つなぐと 200mA 流れます。電池の内部抵抗は、「電池１本あたりの内部抵抗×直列本数」 となるので、これがもし1Ωあると、抵抗をつけることで出力電圧が 200mV 下がってしまいます。

私はバッテリーについては詳しくないのですが、電池の種類（アルカリ・NiCd・NiMHなど）と容量（○mAh）と本数を教えてもらえれば理由が分かるかもにれません。もし分からないときは、このサイトで質問すれば、とある回答者さんが、この質問（http://sanwa.okwave.jp/qa3643352.html）のように親切に教えてくれるかもしれません。

お礼

ばらして、抵抗器とスイッチを測定するべき電池ボックスの直近に
設置してみたら、電圧低下してLEDが光りました。
配線のミスだったのかな？？
今回は、長らくのお付き合いありがとうございました。
勉強になりました。また機会ありましたらお願いします。
サイトも教えていただき、参考にしたいと思います。

回答No.7

inara1

>早速、今週末に作製してみます
作ったら結果を教えてください。

補足

ばっちり、作製できました。
3Vから3.9Vにして、0.1V刻みの電池チェッカーになりました。
ただ、抵抗器の前のスイッチをONにするとLEDが消えてしまいます。
配線などは間違っていないと思うのですが…。
抵抗器が20Ω位なのが問題なんでしょうか？
明日は、ケースに収納しようと思います。
ありがとうございました。

回答No.5

inara1

＞もう一つ、教えていただけますか
いくつでもどうぞ。ただし平日の日中は仕事なので夜しかお答えできません。

＞回路図の機器の場所に抵抗器でもかまわないでしょうか？
はい、回路図の機器の代わりに抵抗をつなげてもいいですが、ショートすると電池が発熱するのでダメです。質問内容から判断すると電気のことはあまり詳しくなさそうですが、あの回路図だけで作製できますか？

補足

毎回ありがとうございます。
あれだけ丁寧に書いていただけたなら、作製のほうは大丈夫です。
いろんな回路図を見て作っては壊し作っては壊しの連日です。
電気の基本がなっていないので、ただ今勉強中です。
抵抗器はGNDに逃がしてやればよいのでしょうか？

回答No.4

inara1

電池チェッカには別電源が必要ですが、以下のように別電源と電池チェッカの間にスイッチをつければ、電圧チェックするときだけスイッチを入れて電池チェックすることができます。こうすれば電圧チェックされる電池に負荷をかけたままで電圧チェックできます。

LM3914の入力端子（5pin）には保護抵抗が入っているので、LM3914の電源スイッチを切った状態で入力端子に電圧を加えても大丈夫です。別電源の電圧は6V～18Vです（6V未満だとVmax = 4V が出ない）。別電源には 「LEDを10個点灯させる電流＋LM3914の消費電流（9mA）」 を流せる能力が必要です（ LED１個に10mA流すのなら10mA×10 + 9mA = 109mA ）。

　　　　　┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬───┐
　　　　　│　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼ LED　　C
　　　　　│　 │┏┷━┷━┷━┷━┷━┷━┷━┷━┷┓　　　┷ GND
　　　　　│　 │┃18　17　 16　 15　 14　 13　 12　11　 10　┃
　　　　　│　 │ ）　　　　　　　　　　LM3914　　　　　　　　　　　┃
　　　　　│　 │┃1　　2　　 3　　4　　 5　　6　　7　　8　　 9 　┃
　　　　　│　 │┗┯━┯━┯━┯━┯━┯━┯━┯━┯┛
　　　　　│　 └─┘　 ├C ┤　 │　 │　 ├─┤　 │　 └→ open だと Dot 表示、3pinにつなぐと Bar 表示
　　　　　├───── ） ─┘　 │　 │ 　│　 R1　└─┐
　　　　＼○スイッチ　　│　　　　 │　 │　 │　└┬──┤　　C = 0.1μF（積層セラミック）
　　　　　 ○　 ┌──-┘　　　　　└─ ）→VR2　 │　　 │
+ ┌──┘　 │　　　　　　　　　　　　 │　　│　　 │　　 │
別電源　　 ┌┘　　　 ┌─────┤　　 │　　VR1←┘
-│　　　　 │　　　　　│　　　　　　　　C　　 │　　 │
　├───┴───　） ─────┴─-┴─-┘
　│　　　　　　　 ┌─┘
　│　　　　　　　 │
　│　　　　　　 +├────────┐
　│　　　　　　　 ┷　電圧チェック　┏┷━┓機器
　│　　　　　　 - ■　される電池　 ┗┯━┛
　└─────┴───────-┘

補足

分かりやすい回答ありがとうございます。
もう一つ、教えていただけますか。

機器をつながないで、機器が動いたときと同等の電圧を
知りたい場合、回答いただいた回路図の機器の場所に
抵抗器でもかまわないでしょうか？
なんども申し訳ないです。

回答No.3

inara1

ANo.2 です。
LM3914の Vref や内部抵抗にはばらつきがあるので、Vmax と Vmin を厳密に 3V と 4V に合わせたいのなら、下図（余計な部分は省略しています）のように、２つの半固定抵抗を使って、以下の手順で調整してください。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 REF　REF
　　　　　　　　　　　　RLO　　　 RHI　OUT　ADJ
　│┃ 1　　2　　 3　　4　　 5　　6　　7　　8
　│┗┯━┯━┯━┯━┯━┯━┯━┯━
　│　 │　 ├C ┤　 │　　　　 ├─┤　 │
　└─┘　 │　 │　 │　　　　 │　 R1　└┐
　　電源 ─ ）─┘　　│　　　　│　 ├──┤
　　　　　　　│　　　　 └─→ VR2　VR1←┘　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 │　 │　　VR1 = 10kΩ、VR2 = 10kΩ
GND(0V)　┴─────┴─┴─┘

（１）　LEDに流したい電流を I [A] として次式で R1 [Ω] を計算
　　　　R1 = 12.8/I
I = 10mA なら R1 = 1.28kΩ、I = 20mA なら R1 = 640Ωですが、このような抵抗はないので、これに近い抵抗値とします（R1 = 1.28kΩなら1kΩまたは1.5kΩ、R1 = 640Ωなら 560Ωなど）。
（２）　VR1 を調整して、6pin（7pin） が GND に対して 4V となるようにする
（３）　VR2 を調整して、4pin が GND に対して 3V となるようにする

これ以外の方法として、 5pin に 4V を印加したときLEDが全部点灯するぎりぎりのところに VR1 を調整し、5pin に 3V を印加したときLEDが全部消灯するぎりぎりになるように VR2 を調整してもいいです。

回答No.2

inara1

参考URLの回答者です。
このICは入力電圧（SIG：5pin）が、RLO 端子（4pin）とRHI 端子（6pin）の電圧の間にあるときにLEDが表示されますので、RLO 端子を 3V、RHI 端子を 4V となるようにすればいいわけです。

　┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬───┬─ LED電源
　▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼　 ▼ LED　C
　│┏┷━┷━┷━┷━┷━┷━┷━┷━┷┓　　　┷ GND
　│┃18　17　 16　 15　 14　 13　 12　　11　 10┃
　│ ）　　　　　　　　　　LM3914　　　　　　　　　　　┃
　│┃ 1　　2　　 3　　4　　 5　　6　　7　　8　　 9 ┃
　│┗┯━┯━┯━┯━┯━┯━┯━┯━┯┛
　│　 │　 ├C ┤　 │　 │　 ├─┤　 │　 └→ open だと Dot 表示、3pinにつなぐと Bar 表示
　└─┘　 │　 │　 │　 │ 　│　 R1　│
　　電源 ─ ）─┘　　│　 │　│　 ├─┘　　C = 0.1μF（積層セラミック）
　　　　　　　│　　　　 └─ ）→VR　R2
　　Vin ── ）─────┤　 │　 │
　　　　　　　│　　　　　　　　C　　│　 │
GND(0V)　┴─────┴─-┴─┘

7pin（REF OUT） と 8pin（REF ADJ） の間は常に 1.25Vに保持されていて、7pinから流れ出る電流の10倍がLEDを流れる電流になります。LEDに流したい電流を I [A]、LEDが点灯する最低入力電圧を Vmin [V] 、最大入力電圧を Vmax [V] とすれば、上の回路の場合
　　R1 = Vref/( I/10 - Vmax/VR )
　　R2 =( Vmax/Vref - 1 )*R1
　　Vref = 1.25V
となります。VR は可変抵抗です。LED電流を I = 0.01A ( 10mA ) 、Vmax = 4V、VR = 10kΩ とすれば
　　R1 = 2083Ω、R2 = 4583Ω
このような中途半端な抵抗はないので、 R1 = 2.2kΩ、R2 = 4.7kΩとすれば
　　Vmax = 3.92V、I = 9.68mA
となります。Vmin は可変抵抗を調整すれば0V～Vmaxの間の任意の電圧にできますが、固定抵抗にしたいのなら、Vmin = 3V とする場合、2.35kΩと7.65kΩの抵抗でおきかえればいいです。
　　　│　　　　　│
　　　│　　　2.35kΩ
　→VR　　──┤
　　　│　　　7.65kΩ
　　　│　　　　　│

[1]　LM3914データシート　http://cache.national.com/ds/LM/LM3914.pdf

お礼

丁寧な回答まことにありがとうございます。
参考URLでもお世話になりここでもお世話になりました。
本当にありがとうございます。

補足に書くべきか？なのですが、
5番ピンに電池のシグナルを入れるのですが、
この電池には、機器使用時と同等の
何らかの負荷をかけたほうがよいのでしょうか？

良ければお教えくださいませ。

回答No.1

86tarou

データシート７ページのブロックダイアグラムで内部回路を見ると分かると思うのですが、ＲHI（６番ピン）とＲLO（４番ピン）に掛かる電圧を分圧して、ＬＥＤ出力に使うコンパレータに入力しています。ここに掛ける電圧を３～４Ｖに反応するようにすれば良いだけです。具体的には、０～５Ｖの回路からだと、基準電圧（REF OUT）とＲHIの間とＲLOとＧＮＤの間に抵抗（10kΩと30kΩ）を入れて３～４Ｖになるようにしてください。０～５Ｖの回路を無視して普通に設計すると、基準電圧が４ＶになるようにＲ１とＲ２を設定し（８ページ）、ＲLOとＧＮＤの間に抵抗（30kΩ）を入れる方が自然です。

お礼

ありがとうございました。
参考にさせていただきます。