LED点滅回路で

質問

LED点滅回路で

電子工作初心者です
指導よろしくお願いします

以下の回路図で分からないところがあります
コンデンサの向きが逆ではないですか？
コンデンサはプラスから電気が入り蓄電して放電する時もプラス側に出て行くと認識してたのですが間違いでしょうか？

それとLEDに電気が流れているときはRには電気が流れずコンデンサからQ2のベースに向かって電気が流れてると思うのですがコンデンサを守る抵抗は必要ないのですか？

あとLEDにも抵抗が付いてませんがQ1のECに電気がもろに流れてLEDが焼き切れないのでしょうか？

回答No.9

teppou

No. 4,6 teppou です。
　「電子工作パーフェクトガイド」を書店で立ち読みしました。
　また、沖縄の大学の資料というのは、下記のサイトのことでしょうか、
　http://ir.lib.u-ryukyu.ac.jp/bitstream/20.500.12000/25114/1/No80p095.pdf
　どちらも、私の理解にてらせば、間違っています。
　こんないい加減なことを、よく発表できるものだとおもいました。

　回答が正しいかどうかを判断するのは自分自身です。もし判断ができないのでしたら、経験や勉強が足りないのですから、この問題は保留して、頭の隅に置いておいて、経験を積んだり勉強が進んだりした段階で思い出してみるというもの一つの方法だと思います。中学生で、経験が乏しければこの回路の動作の理解はむつかしいかもしれません。
　本に書いてあるから正しいだろうとか、（本の内容はほとんどの場合正しいですが。）大学の資料だから正しいだろうというような判断の仕方ではなく、回路動作がきちんと理解できるようになることこそ意味があると思います。

回答No.8

久保 泰臣（@omi3_）

>プラスがしたと言う根拠は何でしょうか？
　証拠はありません。　裁判官への回答として必要なら
　　数万円の手数料を頂ければ
　　　回路シュミレーションの分析結果、または
　　　実回路を組んでオシロスコープの写真を提示しますが。

>書籍に載ってる回路はプラスが上になってますが間違いといい事でいいでしょうか？
"書籍に載ってる回路"とはなんですか？
　あなたが書いていない事を聞かれても困ります。
　　どこに示されてますか？？？
　　それを読んでなければ回答してはいけないのでしょうか？

>コンデンサはプラスから電気が入り蓄電して放電する時もプラス側に出て行くと認識してたのですが間違いでしょうか？
困ったなぁ。
コンデンサは、誘電材を使って効率よく電子を蓄える部品で
　電流を流すとクーロン量に比例した電圧が発生します。
　最大許容電圧が必ずあります。
　2電極に対して対象ではない、極性のあるタンタルや電気二重層
　などがあり、逆向き最大許容電圧は 0～1Vです。

お礼

他の回答者のお礼を見ると何の書籍か記載しています
きっちりと書いてますのでどうぞ
根拠も示せず分けらない事を述べる回答に興味はありません

回答No.7

久保 泰臣（@omi3_）

teppou さんの説明どおり
コンデンサの極性方向は間違ってなくて
　赤色LEDなら1.7V、白色LEDなら2.5V が
　常時測定されるでしょう。

LED電流制限抵抗は、Q1のベースに2kΩを入れると
　2SA1015のhfeが100の場合、LEDの最大電流は100mAになります。

LEDの電流制限は必要ないでしょう。
　Q1やLEDの点弧が一瞬で発熱しければ３倍は平気ですし
　　一瞬の発光を期待する回路意図ですから。

ですが、この回路問題てんこもりで
　中国製品の臭さがします。

3Vバッテリーは
　リチウムだと3.3V
　アルカリ単三2本だと3.2Vですので
　白色LEDは、新品バッテリーでもほんのりしか点灯しないでしょう。

もし、５Vで動かしたら
　Q1のベース電流が制限を一瞬で超えるでしょう。
　　壊れるかどうかは、電源の許容量しだいですが。

お礼

回答ありがとうございます
プラスがしたと言う根拠は何でしょうか？

書籍に載ってる回路はプラスが上になってますが間違いといい事でいいでしょうか？

回答No.6

teppou

No. 4 teppou です。
　回路動作の説明で、一部不正確でしたので訂正します。

　＞Cが放電して、LEDに電流が流れなくなると、Rを通じてQ2がONになり最初に戻ります。
　この部分を下記のように訂正します。
　Cが放電して、(Cの充電電圧)-(LEDの電圧降下)＜ 0.6V になるとRを通じてQ2のベースに電流が流れ始めますのでQ2がONになり最初に戻ります。

お礼

ありがとうございました
もう一度一から見直してみます

回答No.5

tanakanono

＞これは抵抗から流れてきた物をコンデンサに蓄電するのですから逆にしないとダメですよね？
理想を言えば、極性があるコンデンサを使うのが間違っています。
あくまで、極性があるコンデンサしかないとき、どちらをプラスにするかを解凍しています。
逆にすると、Q1がONしたときにコンデンサに逆電圧（-2.3V)がかかります。
LTspiceで確認してください。

お礼

回答ありがとうございます
LTSpiceで確認しましたがシミュレータを過信してはいけないともありました

今日一日図書館に行き電子工作の本を読み漁ってみました
同じ仕組みの発振回路を見つけたのですがコンデンサの向きはプラスが上になってました

誠文堂新光社の電子工作パーフェクトガイドと言うものです
また極性なしのコンデンサですが沖縄の大学の資料にも電流は上から下に流れてる様な説明になってます

補足

ちなみにLTspiceで同じファイルを使いwindowsとmacで確認したところ結果が同じ物にはなりませんでした。

回答No.4

teppou

＞コンデンサの向きが逆ではないですか？
　この回路図の向きは、正しい向きです。
　コンデンサのマイナス側は、0.6V以上になることはありません。
　コンデンサのプラス側は、LEDの電圧降下による電圧以下になることはありません。少なくとも1V以上になります。
　つまり、コンデンサをこの回路図のように配置した場合に逆電圧がかかることはありません。
　以下は、この回路の動作の私の理解です。
　回路に電圧がかかると、Rと通じてQ2がONになり、Q1がONになり、LEDに電流が流れると同時にCが充電されます。
　Cの充電電流はQ2のベースに流れますので、Q1,Q2ともコレクタ電流が増大します。
　しかし、Cの充電は、ごく短時間で終わりますので、Q1,Q2ともコレクタ電流が小さくなり、LEDに流れる電流が小さくなります。LEDの電圧降下も小さくなりますので、Cは放電し始めます。
　放電電流は、R,C,LEDを通じて流れますが、電圧はQ2のベース・エミッタ間に逆電圧としてかかり、Q1がOFFになり、Q2もOFFなります。
　Cが放電して、LEDに電流が流れなくなると、Rを通じてQ2がONになり最初に戻ります。
　この状態でも、Cには電圧が残っています。

　コンデンサ保護のための抵抗は必要ありません。コンデンサは電源に直結しても問題ありません。
　LEDには瞬間的に、最大定格をはるかに超える電流が流れているとは思いますが経験上はLEDが壊れたことはありません。
　とはいえ長い間連続動作させた経験はありませんので、長期間使用する場合は、抵抗で保護したほうが良いのかもしれません。

　参考サイトを上げておきます。内容は私の経験とも合致しています。
　少し読みにくいかもしれませんが、シミュレータを使って、詳細な考察をしています。書き方も面白いです。
　http://blendermappython.web.fc2.com/LTspice-relax/led/led.html

お礼

回答ありがとうございました

今日一日図書館に行き電子工作の本を読み漁ってみました
同じ仕組みの発振回路を見つけたのですがコンデンサの向きはプラスが上になってました

誠文堂新光社の電子工作パーフェクトガイドと言うものです
また極性なしのコンデンサですが沖縄の大学の資料にも電流は上から下に流れてる様な説明になってます

回答No.3

tanakanono

逆にしても動きます。https://toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/backnumber/2005/11/p124-125.pdf

極性をどっちにして使いますか？と聞かれれば、コンデンサの負荷が少ない投稿の図の向きになります。

10uFというと一昔前は電コンだったので、仕方なく使っていたのだと思います。今は100uF以上だと電コン、それ以下は無極性のセラCを選べばよいと思います。（チップになってしまいますが）

そもそもこの回路自体が実力で動く設計のようですので、まじめに設計すると懸念されているコンデンサやLEDに抵抗がいるのかもしれません。

お礼

度重なる回答本当にありがとうございます

回答に不明な点があります
リンクのpdfの説明では逆に接続してはいけないと言ってるのですから「逆にしても動きます」ではなく、これは抵抗から流れてきた物をコンデンサに蓄電するのですから逆にしないとダメですよね？

回答No.2

tanakanono

最初のリンクにより動作は理解できると思います。
Cには約-0.7V（Q2のVBE分）がかかり、
http://www.rubycon.co.jp/products/alumi/faq.html
のQ2によると１～１．５Ｖ程度の逆耐圧があるそうです。ですので-0.7Vかかってもよいとなります。
LEDがONするとき、PNPはONしているので、C+は3Vかかります（正確には3V-Vce)
コンデンサは貯めた電荷を維持するため、両端電圧差0.7Vを保ち、GND基準でみると、C+は3V、C-は3.7Vとなります。
3.7V＞Q2のVbe0.7Vなので、Q2のベースに電流を供給し続け、3.7→0.7に電圧が落ちていきます。
落ち切るとQ2がOFFします。

長くなりましたが、コンデンサを逆にすると、-2.3Vかかるので、逆耐圧を超えてしまうため、図の向きになっています。
セラCでも10uFはあるので無極性のコンデンサを使うのがよいと思います。
どこにどういった電圧がかかるのかを理解して部品選定しないと耐圧を超えていたりして故障の原因になります。
おすすめはLTspiceで回路を動かして波形を見ることです。無料で使え、電流電圧をオシロスコープで見るように確認できます。

お礼

大事な事を補足で聞くのを忘れました
つまり
プラスとマイナスの位置は正しく
逆にすると動かないと言う事ですか？

補足

回答ありがとうございます

まだ中学生で実験道具もなく机上の空論ですが
No1で頂いたサイトからの疑問の質問ですが
今回頂いた回答とサイトの電流の流れの図を比較すると説明に食い違いがある様にも思います
電解コンデンサはマイナスから取り入れるのはダメだと思っていたことと今回頂いたサイトのQ2にも推奨されていない様な記述にも取れます

逆耐圧という思いもよらない回答で混乱してしまいました

まだまだ勉強が足りない事が実感した次第です

回答No.1

tanakanono

http://www.rlc.gr.jp/prototype/led/tenmetu/shichou/pika.htm

お礼

ありがとうございました