12Vバッテリが、10.5V以下でＬＥＤ点灯

質問

12Vのバッテリの電圧が、10.5V程度以下のとき、
ＬＥＤを光らせる回路を考えています。

そのバッテリを電源としてＬＥＤを点灯させるのは、分かりましたが、

テスターのようなイメージで、乾電池で電源を独自に持ち、
バッテリーの端子にリード棒を接触させたときに
ＬＥＤが点灯するようにしたいのですが、
それがいまいち分かりません。
できれば、お勧めのパーツと、実際の回路構成のサンプルをご教授いただきたいのですが。
どうぞよろしくお願いします。

回答No.5

wek00

No.3で書き忘れたのですがONになる電圧が
電源電圧により影響を受ける仕様のものも多いので
IC選定の際には必ずデータシートを確認してください。

> 計測対象を電源にしてしまうとそちらの機器で誤作動が起きる
LEDを点灯するだけなら消費電流は多くて数十mAでしょうから
そんなんで誤作動するようではメカリレーはまず無理ということに．．．

以下は自作するのも目的のうちでしたら読み飛ばしてください。

> １度に電圧が低下していることを確認したい
計測対象各々に付けたいということなんですね。
最も安価に始められるので短期運用なら電池駆動が一番。
テストリードを電極に当てて．．．という作業は
テスターの電池残量の確認の為に全廃できないにしても
週一～月一くらいの頻度にできるのでそれほど面倒ではなくなりますね。

でも一応。
テスターの入力抵抗がどの程度であれば問題が無いのか判明していますか？電流が1mA程度（入力抵抗10ｋΩ程度）なら問題が無かったりはしないでしょうか。
なるべく電源不要・既製品で済ませるのをお勧めします。
また、250円電圧計は自前電源化が可能です。
消費電力の関係で電池駆動ですと常時モニタリングするのは現実的ではありませんが、ACアダプタや絶縁型DCDCコンバータを各々に使用するなど絶縁された電源を用意すればそういうことも可能です。

・測定対象から電力供給
　→１ｋΩクラス（入力抵抗に換算して）
・リレー入力
　→１ｋΩクラス
・アナログ電圧計／アナログテスター（1000円程度から）
　→10kΩクラス
・DMM
　→上記よりも高い
といった感じでしょう。

参考：

アナログ・標準パネルメーター（１５ＶＤＣ）
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-00142/
　◆内部抵抗：１５ｋΩ
　20Ｖレンジのものは２０ｋΩでした。
　電流計の入力を抵抗で絞っているだけなので微小電流で動作します。

測定器の正しい使い方入門 ディジタル・マルチメータの使い方
https://www.yokogawa.com/jp-ymi/tm/TI/keimame/digital/sokutei.htm
　直流電圧測定の入力部の説明
　> 低電圧レンジ（通常１２Ｖ以下）では直接バッファ・アンプで受けるため入力抵抗は１ＧΩ以上
　※これは安物じゃないちゃんとしたDMMの話ですが。

秋月「超小型２線式ＬＥＤデジタル電圧計」を3線式（0V～）にする方法
http://park8.wakwak.com/~hilo/audio/mod_dmm/index.html

デジタル電圧計の改造について - WAKWAK
http://park8.wakwak.com/~hilo/audio/mod_dmm/index.html

Amazon.co.jp: Lovoski DC-DC　絶縁型 電源 モジュール　5V 1W: 産業・研究開発用品
https://www.amazon.co.jp/Lovoski-DC-DC-%E7%B5%B6%E7%B8%81%E5%9E%8B-%E9%9B%BB%E6%BA%90-%E3%83%A2%E3%82%B8%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%AB-5V-1W/dp/B01N7TBWXH/ref=sr_1_2?s=industrial&ie=UTF8
　セール価格:￥ 360 + 関東への配送料無料

1W級絶縁型DCDCコンバータ
http://akizukidenshi.com/catalog/c/cdcdc1w/
　3.3V～5V出力品が@350～500円

回答No.4

kimamaoyaji

＞あえて、別電源にする回路を知りたかったので質問させていただきました。
TL431のカソード（マイナス側）とLEDのアノードに乾電池を繋げばOKです、ただし抵抗値は電池の電圧によって変えて下さい（10ｍAくらいにすればOKです、電圧は4.5V以上（LEDが1.2V,TL431が2.5Vなので＝3.7V）。
TPS3803（電源電圧1.6V~6V）
http://www.tij.co.jp/jp/lit/ds/symlink/tps3805h33.pdf
を使えば単３電池2本で駆動できます、また抵抗とツェナーダイオード5Vでスパーキャパシタ（二重電解コンデンサー）をバッテリー代わりに使えば、10年以上の寿命の充電電源として使えます。
「VDDあるいはSENSEが検出電圧VIT以下である限り、RESETをアクティブに保ちます。VDD（SENSE）が検出電圧VITを超えるとすぐにRESETは解除されます。」
測る側のバッテリーが10.5V以下になると-Rest信号がLになり-RestにLED+
電流制限抵抗を電池及びスパーキャパシタの+に繋げば点灯する。
電圧が10.5V以上なら消灯する。
但しスパーキャパシタは容量によって持続時間が異なりますし。超高輝度LEDにして流れる電流を1ｍA以下にするなどで点灯時間も伸ばすことも可能です。

回答No.3

wek00

スイッチ素子を使う方法もあります。

添付の図はリレーを使ったものです。ノイズにも強く
無極性のものを使えばテストリードを逆接続しても壊れません。
注意点は
必要に応じフリーホイールダイオードを追加すること、
動作電圧と復帰電圧に大きな差があること、
測定対象から取り出す電流が大きめになること、
最小適用負荷があること（LED程度の負荷に対応した製品にする or 負荷を大きくする）
でしょうか。

NAND・NORといった論理素子にも類似の回路で対応できます。
電池の持ちは良くなります。ただし、素子の性格上
明るいLEDを直接駆動できる製品は無いと思います。

やはり回路を少し変えますが
アナログスイッチICを使うことも可能でしょう。

今は本体価格250円で電圧計が買えます。
あえて乾電池電源のテスターを自作する理由は何ですか？
差し支えなければ教えていただけないでしょうか。
参考：
超小型２線式ＬＥＤデジタル電圧計（パネルメータ）３桁表示　ＤＣ３～１５Ｖ（緑色）オートレンジ
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-08469/

お礼

回答ありがとうございます。

●計測対象が複数あるので、１度に電圧が低下していることを確認したいため。
●計測対象を電源にしてしまうとそちらの機器で誤作動が起きること

回答No.2

kimamaoyaji

LEDの点灯電圧は約1.2V（白色は３V)で10ｍAも流せば結構明るくつきます。
電圧検出はTL430かTL431で十分です、またドライブ電流は100ｍAほど有るので
直接LEDをドライブできます。
資料
http://www.tij.co.jp/jp/lit/ds/symlink/tl431a.pdf
31ページ図26の回路そのものです、後は計算式道理に計算して抵抗値を決めれば、設定電圧で高精度でLEDを点灯できます、この回路の良い所は設定電圧以下で点灯し、と低電圧例えば3Vになった時にLEDも消すと言うことも可能です。
非常に高速動作なのと、電圧精度が高い、温度特性は使用する抵抗の温度特性の影響のほうが大きいので、金属抵抗や金属皮膜抵抗を使えば精度は上がる。
と言っても電圧誤差は１ｍV以下になると思います、またTL431は条件により発信する可能性があるので、カソード、レファレンス間に0.1μFのセラミックコンデンサー+抵抗100Ω（直列）を入れたほうが良いです、トランジスタで組んでも不安定な動作の場合は発信ドメをベース、コレクター間に入れたほうが良いです。

お礼

回答ありがとうございます。

しかし、記載した通り、計測対象を電源とした回路はすでに分かっております。
あえて、別電源にする回路を知りたかったので質問させていただきました。

回答No.1

Gletscher

LEDを一つ点けるだけならたいした電流も消費しないので、別電源は必要ないでしょう。
検出用のところを電源にすれば良いと思いますよ。
こんな感じの回路で良いと思います。
机上で考えただけなので動作や常数は保障できません。
実際の各抵抗値は、使用するLED、TRのHfeなどで変更してください。
R6はLEDの定格電流で変わります。
R7は、ヒステリシス用ですから、LEDが消える電圧を調整します。11～11.5Vで消える値にしてください。
100kΩくらいの方が良いかも知れません。
うまく10.5Vで点かなければTRの特性によってR1やR2を変えてください。

お礼

回答ありがとうございます。

しかし、記載した通り、計測対象を電源とした回路はすでに分かっております。
あえて、別電源にする回路を知りたかったので質問させていただきました。