小さなPICで多チャンネルの制御
時分割の回路例  ポート数が少ないPICでたくさんのLEDを順次点灯させるような場合は時分割方式で制御すると簡単にできます。
左図のように8個のLEDを 3グループ配線して、SW a をONしてから SW 1〜SW 8をON/OFFしてAグループの制御を行い、順次B、Cグループと切り替えそのつどSW 1〜SW 8をON/OFFします。
高速に切り替えればちらつきも軽減され、左図の場合は 11個のスイッチで24個のLEDを制御できます。
 この動作をPICで行うと左図のような概略図になります。 PICは5Vで動作させるためポートの出力は5V以下になりますから電源が5V以上の場合はSW a の動作をさせる FETにはドライブ用のTrが必要で Aグループだけでもこのような回路構成になります。
各チャンネルの制御をBポート、グループの制御をAポートで行えば、18pinの PIC 16F84Aでも32個以上のLEDを制御できます。
 この方式の欠点は 切り替え時間の関係で 明るさが少々不足することで、LEDの個数でカバーするしかありません。 しかし、これは逆に長所にもなり、電源は1グループだけの電流を考えれば良いので省エネ点灯ができます。
花火の打ち上げシミュレーション
 夏の夜空を彩る花火。 あの輝きをシミュレートできないかと試行錯誤を重ね、グラデーションを駆使して 尾を引くような輝きを再現してみました。 28pin のPIC 16F873Aで14個のポートを使い、8ch×6段のLEDを制御しました。 配線が簡単な5V電源を使っています。 打ち上がる時の尾の長さと 開く時のグラデーション調整用に PWMのデータを2種類持たせました。
 苦労したのは打ち上がる部分で、8チャンネルのLEDを2段に長くしてみたのは良かったが、時分割でグラデーション制御するのが大変で、大輪の花が拡がる部分より倍以上の時間がかかってしまいました。
 発泡スチロールパネルに3mmΦのLEDを差し込み、抵抗器と一緒に配線しましたが放射状に配置した中心部は配線が混み合って、LEDの数を省略してあります。  (LEDの配置図)
 Ver.2
福島のコバヤシ広芸さんが 屋外用の大きなものを是非作ってみたいとのご希望で Ver.2 を制作しました。 放射状に広がった後にグラデーションをかけた 円形の星の瞬きを追加してあります。
左の画面上では星の数・位置は同じものが流れますが、実際は星の個数と位置は ランダム変数で制御しておりますので、毎回発光部が変わり、一見?多彩なバリエーションが楽しめます。
大きいので配線が大変だったと思います。
福島の夜空を賑やかに彩って欲しいものです。
フルカラーの調光
 左の動画は PIC を内蔵のクロック(4MHz)で動作させ、出力をゆっくりと256段階で ON/OFF して、出力FETを介して緑色LEDを調光点灯させたものです。
 暗い(パルス幅が狭い)部分は変化が大きいので変化する値を細かくし、明るい部分は変化を大きくして、見たときに明るさに違和感のないよう調整してあります。
 緑のLEDだけの場合ですが、これと同じ回路を3回路分用意すればフルカラーの調光点灯をさせることができます。
色の基礎
通常 私たちが見ている光は可視光線と言われる部分で、波長でいうと 約400nm(ナノメーター)〜 800nmの部分です。 これより波長が短い光を紫外線、長い部分を赤外線と言って 人間には見えない光です。
テレビの電波の波長が1m位ありますから光の波長は本当に短いものです。
更に紫外線は 14nm 〜 315nm を遠紫外線、315nm 〜 400nm を近紫外線とに分類され、同様に赤外線も 750nm 〜 3000nmを近赤外線、3000nm 〜 を遠赤外線とに分類されています。
理科の実験でプリズムを使って光の分解を習ったことがあると思います。 太陽の光が赤→橙→黄色→緑→青→藍→紫と虹のように並んでいました。 白色光線が波長によって分解され並んでいるものです。
光の3原色は赤・緑・青と学習したと思います。 赤と緑の間に黄色がありますが、これは赤と緑の光が混じって黄色になっているわけです。 光は加色混合ですから混ざると明るさが増します。 この黄色に青の光が混ざると白色になります。 白色のLEDは多くの場合 青色LEDと黄色の蛍光体を用いて白色を得ています。
 太陽の光線はおおよそ 左のような分布をしています。
白色光線といっても 緑付近が一番強く、紫外線は空気中で減衰しますから急激に落ち込み、赤外線は減衰が少ないので長波長まで届いています。
看板などで“明るく”見せるためには緑の光が最適なのですが、赤色は人間の視覚特性から注視力が強い光なので、目立つ部分に使うと効果的です。
LEDによるフルカラー調光
 LEDの光はダイオードの特性にもよりますが、おおよそ左図のような青・緑・赤のスペクトルになります。
各ピークが鋭いのですが3つの光を混合すると白色に近い色になります。 細かな色の調整は各LEDに流す電流によって行います。
さまざまな色を表現するには、各色の発光する時間を変えることによって行います。(単色の PWM 調光と同様)
 しかし各色の発光間隔を調整して 光らない時間をしっかり取らないといけません。 光がいつも混合されると純色にはならず白色に近い色になってしまうのが単色の調光とは違うところです。
 RGBのLEDに上記の調光をかけて発光させれば左の動画のように色の流れを表現することができます。 
RGBの調光モードをわずかにずらすことによって各チャンネルの色を変化させることができ、フルカラーLEDをチャンネル順に並べた場合は色を流れさせることが可能になります。(左の動画は流れの一部分です)
 RGBごとに時分割で切り替えて 赤・緑・青と順番に発光させれば残像によってフルカラーに見えますが、明るさは3分の1になりますから輝度が必要な場合はラッチ回路(ON-OFF保持回路)が必要になります。 しかし3倍のチャンネル数を使えば明るさを保持できますので、ラッチ回路が複雑になる場合はこちらの方が簡便です。(ポート数の多いPICを使うことになります。)

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