LED 屋外ダウンライト

1W のハイパワーLED を使って屋外にダウンライトを設置してみました。

使用部品

秋月電子通商からネット通販で購入した白色パワーLED 1W 電球色 放熱基板付き OSM5XME1C1Sを計21 個使います。LED のオンオフにはパワーMOS-FET 2SK2232を使います。電流制御にはセメント抵抗 5Ω 5Wを使います。PIC にはPIC16F88-I/Pを使います。4MHz で内部駆動できるのとAD コンバータが付いています。外部の明るさ判定にはNaPiCa を使います。 LED は12V でドライブしますがPIC は5V なので低損失三端子レギュレーター TA4805Sを使います。0.1uF のコンデンサと47uF の電解コンデンサもセットで。12V 3.5A の電源も用意します。電流が少ないので22AWG の電線で十分です。

ダウンライトケースの作成

LED を3つと5Ωセメント抵抗を直列につないだものを一つのケースに収納します。ケースはアクリル板で作成します。すりガラス調の透明アクリル板を使う事で まぶしさを押さえます。今回は7つも作ります。アクリル板の加工はとても面倒なので外注です。はざいやさんで設計図通りに切って送ってくれます。機械加工ですから精度も仕上がりもすばらしい。組み立ては自分でやります。放熱の為、LED は2mm のアルミ板にしてあります。
白色パワーLED 1W 電球色 ウォームホワイト 放熱基板付き OSM5X 白色パワーLED 1W 電球色 ウォームホワイト 放熱基板付き OSM5X

回路図

白色パワーLED 1W 電球色 ウォームホワイト 放熱基板付き OSM5X 制御回路
RA2-4、RB0-3 の7ピンでMOS-FET を高速(1ms 内で)にオン・オフして調光します。LED 3個と5Ω セメント抵抗で12V 時に250-300mA 程度流せます。RB7 でボタン入力を判定し、RA1(AN1)で NaPiCa によるアナログ入力を処理します。個別に配線したので7つあるダウンライトを自在にオンオフできます。

完成

1つのダウンライトで75ルーメン x 3 で約200ルーメンですが、7個全灯ならばかなり明るいです。明るさは10段階のほかさまざまなパターンでの点灯が可能です。 5時間で自動消灯します。白色パワーLED 1W 電球色 ウォームホワイト 放熱基板付き OSM5XME1C1S 白色パワーLED 1W 電球色 ウォームホワイト 放熱基板付き OSM5X 制御回路 PIC16F88

バイク用グリップヒーター

バイクのグリップが暖かくなるヒータを仕込みます。グリップの温度を測定し、一秒間にオン・オフを適度な割り振る事で細かい温度制御を行います。 電源はイグニッションキーに連動していますが、エンジンスターターが回るであろう最初の15秒間は待機します。バッテリー電圧が最低動作設定値以下になると、 充電完了電圧になるまでは動作を停止します。

使用部品

フィルムヒーター(10Ω 500円) を使います。幅のある電熱線(印刷?)がラミネートされた代物で紙のように曲げられます。今回はPIC(12F675) を使用します。 温度センサー LM35D にてヒータ面の温度を測定し、適温に制御します。フィルムヒータには12V を流すので2SK2232 にてオンオフを行います。またバッテリー電圧も 抵抗分圧して取り出して測定し、バッテリーの過放電を防ぎます。

回路図

温度センサー付きバイクグリップヒーター
PIC12F675 のGPIO0 とGPIO5 を2SK2232 のゲートにつなぎ、12V 直結のフィルムヒーターをオンオフします。 GPIO1(AN1) で調整ノブ(20kΩ可変抵抗)からの電圧を読み取ります。GPIO2(AN2) でバッテリー電圧(12V から1/6 に分圧して抽出)を読み取ります。 GPIO4(AN3) で温度センサー(LM35DZ) からの電圧(オペアンプ LM358 で3倍に昇圧) を読み取ります。
バッテリーからの分圧電圧については、高電圧パルス対策としてツェナーダイオード(5.1V) を入れました(必要?)。

ソースコード

最初に15秒待機します。続いて電圧をチェックし、温度を測定し、調整ノブの値を温度から差し引きします。その温度によって1秒間の内のオンオフの割合を変えます。
[MPLAB PICC] 12F675_BikeHeater プロジェクトファイル一式

完成品

温度センサー付きバイクグリップヒーター 制御ユニット
タカチのコンパクトなケース(SW65S 45x65x25mm)に収納できました。配線はAWG22 でプラス電源を共有し、全部で5本です。温度センサーは左側グリップにのみ付いてます。 右はスロットルのプラスチックパイプの上に貼っていますが、左はハンドルバーに接しているので温まりが悪いです。温度に応じて右グリップを5%ほど早めにオフする事で 均等な加熱になるようにしています。今回はショートのリスクも考えてヒューズ(5A) を入れています。
実際に走ってみると想像以上に暖かく、夏用グローブでもそこそこ平気でした。10分ほどで十分な温度に達します。握っている時は放熱が少ないのでしょうか、保温時の 通電量は10%以下でした。

カーポートLED ライト

60坪程度の駐車場を照らす10W LED ライトを作成します。

使用部品

ヤフオクで購入した防滴仕様の10W級 LED ライト(1980円) を使います。制御にはお馴染みのPIC12F675 を、周囲の明るさはNaPiCa で、人感センサーはNaPiOn 、そして 電流制御用 5W 1Ω及び0.22Ω のセメント抵抗とオーバーヒート検出用にLM35D を使います。MOS-FET(2SK2232) にてPWM を行い調光します。

回路図

PIC12F675 使用 カーポートライト 10W LED
PIC12F675 のGPIO0(AN0) にNaPiCa を、GPIO1(AN1) にLM35Dを、GPIO2 にNaPiOn を、GPIO4 に2SK2232(MOS-FET) をつなぎます。
LED の電圧降下は7.3V です。9V 2.5A AC アダプタを使うとセメント抵抗1.47 Ω の利用で1.15A になります。

ソースコード

周囲の明るさを判定し、温度をチェックし、1秒間待機してループします。NaPiOn センサーをトリガーとして1秒間の待機中にLED を点灯(調光)します。 NaPiOn センサーが反応する度に残り点灯時間はリセットされます。残り点灯時間の設定時間経過の度に明るさは変化します(100段階)。
NaPiOn は二つあり、一つは通路を向き、一つは駐車場を向いています。通常は通路から先に反応し、ゆっくり点灯します。逆に駐車場側が 先に反応した場合は車上荒しと判断して警告を促すフラッシュ点灯を行います。
[MPLAB PICC] carport_light_12F675 プロジェクトファイル一式
[main.c] carport_light_12F675_main.c

完成品

PIC12F675 使用 カーポート ライト 10W LED
NaPiCa、NaPiOn、確認用LED(赤3mm)はタカチのコンパクトケースに穴を開けて接着してあります。回路基板は本体に最初からあったAC-DC コンバータ内蔵箇所に 置き換えてあります。AC アダプタから電力を取っているのでコンバータは不要になりました。
3mの丸パイプを使い電灯のように照射していますが、思ったよりNaPiOn(通路向き 5m スポット仕様) の反応が悪かったです。10m 仕様の方は 反応が良い(同部品を使用したセンサーライトも参考)。
また白色10W LED が思ったよりも暗いです。秋月の3.8W LEDの方が明るいくらい。今後の改良課題です。

バイク・ナビ音声用 FM トランスミッター

バイクのナビ音声を細いケーブルで取り回してましたが、降車時や走行中の体の移動で何度も切らかしてしまいました。そこでFM トランスミッタを使った 無線に挑戦します。ちなみに受信側にはaitendoで売ってたFM ラジオモジュール(これは完成品) を使います。

使用部品

ストロベリー・リナックス から出ているFMステレオ・トランスミッタ・モジュール NS73Mを使います。このモジュールには初期化処理が必要な為、PIC12F629 を使います。また動作電圧の3.3V を作る為の低損失三端子レギュレータTA48033S も使います。

回路図

PIC12F629 使用 FM トランスミッター
NS73M のCK,DK,LA をPIC12F629 のGPIO0-3 に接続します。電源とオーディオのグラウンドは共通します。バイク用のナビ電源(5V) から3.3V を取り出しています。

ソースコード

NS73M の紹介ページからダウンロードしたサンプルCソースコードをそのままPIC12F629 用に修正して使います。 面倒な3線シリアル(SPI) の実装の手間が省けて、大いに助かりました。周波数はコンパイル時固定にしてます。動作テストも一発OKでした。
初期化後は不要になるのでスリープモードにします。
[MPLAB PICC] fm_transmitter_12f629 プロジェクトファイル一式
[main.c] fm_transmitter_12f629_main.c

完成品

FM Transmitter NS73M 使用 KIT-FM-RDA7088 FM Transmitter NS73M 使用 KIT-FM-RDA7088
赤い基盤がFM トランスミッタモジュール[NS73M] です。タカチのコンパクトなケース(SW50 35x50x25mm)に収納できます。基盤裏側に三端子レギュレータや コンデンサがあります。電源はバイクナビ用から取ります。振動対策として、配線類はシリコン系ボンドで固めます。アンテナは5cm 程度の配線にしてあります。
手前の丸い基盤はFM ラジオ受信モジュール[KIT-FM-RDA7088] (\680-)です。これは完成品で単四の電池ボックスに貼っつけてあります。チューナーの自動シークボタンが あります。当初はリチウム電池で動かしたかったんですが、せいぜい1時間ほどしか動きませんでした。

実運用

ヘルメット内カバーにイヤホンを埋めて首紐部分にタイラップで止めました。実試験ではノイズが気になりました。頭の位置を動かしたり、アンテナ線を指で触ったりすると改善しましたが、 バイクを離れるとかなり厳しい感じです。もっともバイクから離れる事は走行中はありえないんですが。もう少しアンテナ線を伸ばすなり、ハンドル場に接触させるなり試みようと思いました。 高感度受信時はノイズも無く素晴らしい音質になります。受信側は単四電池2本で7時間のツーリングも楽々でした。

Bluetooth には敵わない

ここまで頑張っておいてなんですが、Bluetoothには勝てませんね。デジタルはワイヤレスに強い。

エントランス・センサーアラーム+常夜灯

使い勝手の良いNaPiOn を使ってお店の入店アラームを作ります。センサー部と室内アラームまでは有線で10m ほど引っ張ります。今回はそれぞれにPIC を使います。

使用部品

センサー回路にはNaPiOn を贅沢に2つ使います。理由は検出差分(時間差)から来店なのか退店なのかを判断したいからです。また1W LED をPWM にて調光点灯させます。 これは閉店後に店内を灯す常夜灯です。店内の明るさ検出の為にNaPiCa も使います。
アラーム回路には12F683 のPWM (矩形波)にて音を出します。トランジスタを使ってスピーカーをドライブしています。どちらも5V 共通で、入店を知らせる信号線を一つ つないでいます。こちらにも常夜灯の為のNaPiCa と高輝度 LED をつけておきます。

回路図

PIC12F683 NaPiOn 来店センサー
12F683 のGP1 及びGP3 にそれぞれNaPiOn を配してあります。NaPiCa はAN0 に、1W LED はGP2 にてPWM とします。GP4 及びGP5 にはLED を配してあります。

ソースコード

完成品