約1分に1回リレースイッチをONにする方法

質問

以下の条件で、性能よりとにかくコスト重視で作りたいと思っています。
・1分 OR 10分に1回、5Vのリレースイッチを一瞬で良いのでONしたい
・電子工作 OR 商品改造やそのまま利用
・乾電池式であること
・回路が複雑にならなければ夜間のみ動作させたい

使い道としては、使い捨てカメラのストロボを、害獣脅しとして夜になったら1分に1回だけ点滅させるようにしたいと思っています。

ちなみに、材料を寄せ集めで、マイコンの入門本にあったフリップフロップ回路っぽくしてみたのですが、（多分）リレーに十分な電圧がかからず上手く動作しませんでした。詳しい知識が全然無く、抵抗なども適当に変えてみたのですが電圧は上がりませんでした。

よろしくお願い致します。

回答No.2

inara1 · ベストアンサー

オーソドックスですが、照度センサとタイマＩＣを使った回路を添付します。ブレッドボードで作ってみましたがちゃんと動作しました。暗くなるとタイマICが動作し始め、一定周期でリレーがON/OFFします。

ON時間は ton(秒） = 0.7×R3（Ω）×C1（F）、OFF時間は ton(秒）= 0.7×｛R2（Ω） + R3（Ω）｝×C1（F）になります。添付回路では、ton = 0.7秒、toff = 70秒 です。OFF時間をもっと長くするには R2 を大きくします。ton があまり短いとリレーがちゃんとONにならないので1秒くらいにしたほうがいいです。

リレーが動作する明るさは半固定抵抗(VR）で調整できます。調整する場合は、R2を10kΩくらいの抵抗に差し替えてOFF時間を2秒くらいに短くしておき、薄暗いところでVRを回して、リレーがカチカチし始めるギリギリのあたりにします。リレーがOFFのときの回路全体の消費電流は160μA（実測）と小さいです。

照度センサ（NJL7502L）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02325/
タイマIC（LMC555）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00958/
トランジスタ
　2SA1015　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00882/
　2SC1815　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00881/
ダイオード（1N4148）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00941/
半固定抵抗（100kΩ）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-03283/
動作確認で使用したリレー（5V用）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-01229/

お礼

回答いただきありがとうございます。

わざわざ、回路図や詳しいリンクも紹介して下さり本当にありがとうございます！
とても感激しております。
秋月電子は東京へ旅行した時見学した事があります。本当に種類が豊富ですよね・・・
通販もあり、いざとなったら利用してみようと思います。

また、前々からこの回路以外でも疑問に思っていたのですが、もしよろしければ教えて頂ければ幸いです。

トランジスターはどれも同じように見えますが、今回の部品も2つとも同じ物や、古い機械（PCやコピー機）などから適当に外したものを付けて代用すると動かない物でしょうか？トランジスタは基本的には、弱い電気をかければ、しっかりと電気が通る部品と理解しています。機能に差などありますでしょうか？
また、ダイオードについても、発光ダイオードで代用できないでしょうか？
また、タイマーICは汎用的な部品でしょうか？近くの電気屋ではトランジスタや抵抗、コンデンサーまでしか見つけられず（探し方が悪かっただけかもしれませんが）、出来れば、コンデンサーなどもっと汎用的な部品で代用したいのですが難しいでしょうか？

電子工作は言われるままにしか半田したことがなく、良く、あれだけぐちゃぐちゃで、電気があっちやこっちへ行ったりする回路が頭で想像できるなぁーと感心しています。ちなみに、フリップフロップ回路も理解できたような、理解できないような感じです。
何かコツでもあるのでしょうか？
もし、予算、設置場所的に許されるなら、キットを買ってPCのプログラムなら時間制御も朝飯前ですのでこれを組んでUSBでON/OFFさせたくなります・・・

回答No.6

inara1

逆流することがあるのです。リレーの駆動端子内部はコイル（電磁石）になっているため、リレーをOFFにした瞬間に、リレーとトランジスタの間の部分に大きな電圧（逆起電力）が発生します。この電圧は100Vにもなることがあるのでトランジスタの耐圧が低いとトランジスタが壊れてしまいます（小信号用トランジスタの耐圧は50Vくらい）。リレーと並列にダイオードを入れれば、そこに大きな電圧が発生しても、ダイオードを通して電源側に電流が流れる（逆流する）ので、その部分の電圧は、電源電圧＋0.7Vくらいに抑えられます。ここ（http://www.asahi-net.or.jp/~bz9s-wtb/doc/circuit/No1/tic1c2a.pdf）の3ページに保護ダイオードの働きが書かれています。リレーの中には、保護ダイオードが内蔵されたものがあります（http://www.grandpas-shack.com/parts/datasheets/HC.pdf）。このタイプのリレーならば保護ダイオードは必要ありませんが、駆動コイルのどちら側に＋電圧をかけるか（極性）が決まっています（＋と書かれたほうが＋電圧側）。

＞＃2で書いて頂いた、ICから左の回路を、＃5の回路の右側にくっつければ良いでしょうか
そうです。ただ、どこに入れるかです。その部分の回路は、光が当たるとトランジスタがONになる（コレクタ-エミッタ間の電圧が0.1Vくらいに落ちる）ようになっているので、添付回路のように、リレーを駆動するためのトランジスタQ4のベースとGND間に入れれば、光が当たっている間はリレーが動作しません。このとき、右側のパルス発生回路の動作も止まります。どれくらい暗くなると動作させるかの調整は前の回路と同じです。最初に、C2の容量を小さくしてリレーのOFF時間を短くしておき、薄暗い場所で可変抵抗（ＶＲ）を回して、リレーが動作し始めるぎりぎりのところに合わせます（調整後はC2の容量を戻す）。もし、同じ回路をたくさん作るのであれば、１つの回路で明るさ調整して、そのときの可変抵抗の抵抗値（1-3間の抵抗）をテスターで測定して、それに近い抵抗をつければいいです。

この回路を屋外に置くときは湿気が入らないように注意してください（抵抗値の高い部分があるので濡れたり結露すると誤動作します）。また照度センサの配線だけ延長することも避けてください。センサ部分はノイズの影響を受けやすいので、配線を長くすると誤動作しやすくなります。延長するのであれば、リレーの配線のほうを延長してください。

ブレッドボード（http://akizukidenshi.com/catalog/c/cbread/）はハンダ付けしなくていいので便利です。

お礼

ダイオード
コイルがあり、瞬間カメラの中にある昇圧回路みたいな状態になるのですね。回路を見ると、なぜか、ダイオードが使われており、不思議だなーとは常々思っていたのですがこういった意味があったのですね。話を聞いていると、日常生活で細々とした疑問が少しずつ解けていくのが本当に楽しいですね。

また、何度も何度も回路図やアドバイスもありがとうございます。
とても分かり易く勉強になりました！！！

回答No.5

inara1

ここ（http://www.geocities.jp/y80000000218129/densikairo.html）のNo.2の回路ですが、動かないのは 51kΩ を 220 kΩに変えたからです。この抵抗を大きくすると、点滅周期が長くなるのですが、それに伴ってトランジスタのコレクタ電流が小さくなるのでリレーが動作しなくなります（LEDは電流が多少減っても点灯します）。

トランジスタを2本追加して、添付図のようにすればリレーが動きます（ブレッドボードに組んで動作確認しました）。LED の位置を変えて、リレーが ON のときだけ LED が点灯するようにしました（このほうが電池の消耗が少ない）。この回路では10秒周期でリレーが ON します（リレーの ON時間は1秒程度）が、C1 の容量を大きくすると周期が長くなります。C2 の容量を大きくすると ON 時間が長くなります。電源電圧が 9V だと、トランジスタが壊れる可能性があるので、電源電圧を 6V に変更しました（ 5V 用リレーを 9V で動かすのはどうかと思います）。回路の消費電流は、リレーが OFF の間（ほとんどの時間）は 0.3mA 程度なので、電池の消耗も少ないはずです。

この回路に照度センサとトランジスタ1個と抵抗と可変抵抗を追加すれば、暗くなったときにリレーが動き出すようにできますが、その回路も添付しますか？

お礼

何度も回答いただき本当にありがとうございます。

実は、この回路10年前に試作して、今もう一度考えても再度同じところで悩んでおりました。
トランジスターを増幅ではなく、ON/OFFスイッチのような感覚で考えていました。
何かもやもやしていた物が晴れました！

＃2，＃5の回路図ともにダイオードはなぜ必要なのでしょうか？
電池のプラスにきっちり繋がっていますし、逆流するようには思えず疑問に思っています。

>この回路に照度センサとトランジスタ1個と抵抗と可変抵抗を追加すれば、暗くなったときにリレーが動き出すようにできますが、その回路も添付しますか？
＃2で書いて頂いた、ICから左の回路を、＃5の回路の右側にくっつければ良いでしょうかね？
興味ですのでテストのお手間までは不要ですが教えて頂けると助かります。

＞ブレッドボード
これとても便利そうですね。また、価格も想像以上に安くチップを半田で壊す心配もなく買ってみようと思います。

P.S.
最近、黒電話（正確には有線の電話機）が壊れて修理するところを見させて貰っていたのですが、1つたりともICが使われておらず、トランジスター、コンデンサ、抵抗、コイルでその役割をきっちりとこなせることに感動しました。

回答No.4

inara1

ANo.2で紹介したトランジスタは特殊なものではないので古い機械のものでも使えると思いますが、3本足の配置が違うことがあるのでちゃんと調べたほうがいいです。型番の先頭が2SAのものと2SCのものは極性が違うので、2SAのところに2SCをつけても動作しません。

＞ダイオードについても、発光ダイオードで代用できないでしょうか？
発光ダイオードは逆電圧に弱く、また大きな電流を流せないので、この回路のダイオードの代わりには使えません。

タイマICなしで、トランジスタと抵抗とコンデンサだけでもできますが、部品が多くなって配線も大変になります。ここで紹介した部品はどれも安いので買ったほうが良いと思います。照度センサは1本50円、タイマICは1個20円、トランジスタは1本5円、ダイオードは 1本2円、可変抵抗はちょっと高くで80円、抵抗は1本1円（http://akizukidenshi.com/catalog/c/crd16s/）、コンデンサは1本10円（http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-03122/）、リレーが100円ですから1セット300円未満で済みます。

お礼

再度回答いただきあり本当にありがとうございます。確かに安いですね！
また、代用品についての説明ありがとうございます。もう少しで、SAとSCを見逃すところでした。
ちなみに、これらを半田付けする基盤はどの様な物がお勧めでしょうか？
いつもは、穴あきの物に、回路図を書いて、それに対応する電線をくっつけて、チップを付けています。

また、こちらは、別途質問すべきかもしれませんが、もしよろしければこちらの実験で躓いたので教えて頂けると幸いです。
今回は低予算ですみそうですし頂いた回路で作ろうと思っています（ありがとうございます！）が、試行錯誤していた時、下記のようなことをしたのですが上手く動きませんでした。
原因を教えて頂けると幸いです。

http://www.geocities.jp/y80000000218129/densikairo.html
のNO2の回路を改造したもので、
トランジスタをC945 P26ZCと交換
コンデンサーを47μF×2と交換
51KΩを220KΩ×2と交換
右の33Ωを360Ωと交換
左の33Ωと発光ダイオードは取り除き、5Vのリレーと交換
9Vの乾電池を利用

これですと左右に電気が3秒ずつ流れるのですが電圧が低くリレーは動作しませんでした。
左の33Ωと発光ダイオードを取り除いたためここには9Vが流れると予想していたのですが・・・
なぜ、うまくいかなかったか分かりますでしょうか？

電圧が低くなったのか分かりますでしょうか？
なお、部品は全て10年前の物を使っており電圧や半田で何度も触っていますので壊れている可能性もあります。

回答No.3

inara1

ANo.2です。
半固定抵抗は1MΩ（http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00977/）に変更してください。

回答No.1

take0_0

時間精度も要らないようですし、工作も可とのことですので、キットが安くて確実だと思います。

参考URL：

http://www.elekit.co.jp/product/50532d33303431

お礼

回答いただきありがとうございます。
とても良さそうなキットですね。ただ予算的に辛いです・・・
上手く動作すれば10個程度作るつもりでおります。
そのため、可能であれば500円以下に抑えられれば助かります。
また、一部部品（コンデンサーやトランジスタ）は、壊れたM/Bやコピー機から拝借することも検討しています。