PICマイコンのデジタル出力はMAX25mA(常時20mA位)までなので、ＬＥＤ点灯ぐらいしか直接接続できません。
トランジスタで一旦受けてから出力すれば15A位までは電流を流す事が出来る様になります。
トランジスタの役割
小さい信号(電流)を大きな信号に変換する増幅と言う働きがあり、約１００～７００倍に電流を増幅できます。
また、電気的なスイッチ作用もあり、小さい電流で、大きな電流の部品をＯＮ／ＯＦＦできます。
トランジスタは「ＰＮＰ」と「ＮＰＮ」の２種類が有ります。
2SC1815(NPN)
トランジスタの表記は2Sが省いて有ります。
・何倍まで増幅できるか？ 直流電流増幅率[DC current gain](hFE = 200～400)
・負荷は最大何ボルトまで接続できるか？ コレクタ･エミッタ間電圧[Collector-emitter voltage](Vceo = 50V)
半分の25V位で使うようにしましょう。
・負荷は最大何アンペアまで流せるか？ コレクタ電流[Collector current](Ic = 150mA)
コレクタ損失(Pc)が400mWで、回路電圧5Vなら、(400/5=80mA)の計算で80mA位まで。
・マイコン側の電流は最大何アンペアまで流せるか？
ベース電流[Base current](Ib = 50mA) 負荷に80mAまで流すとなるとベースに流す電流は0.4mA以下となります。
マイコンの出力ピンを１(HIGH:ON)とした場合、電源電圧(VDD)が5Vとすると。
PICは、VDD-0.7Vです、なら5V-0.7V=4.3V出力されます。マイコンの出力ピンを０(LOW:OFF)とした場合は、PICは0Vでなく0.6V程出力されます。
NPNトランジスタの接続回路
マイコンの出力をHIGH(ON:5V)にすると負荷に電流(C-E間)が流れます。
この時の、マイコンからトランジスタ(B)に流れる電流を「ソース電流」と言います。2SC1815のベース･エミッタ間飽和電圧[Base-emitter saturation voltage](Vbe)は、 1.0Vなのでこれより低い電圧だと負荷に電流は流れなくなります。
PICのLOW(OFF)時は0.6Vより低い電圧が出力される。
PNPトランジスタの接続回路マイコンの出力をLOW(OFF)にすると負荷に電流(E-C間)が流れます。この時の、トランジスタ(B)からマイコンに流れる電流を「シンク電流」と言います。
Ｂ・Ｃ・Ｅの足向きがNPN型と異なるので注意です。2SC1815がNPN。2SA1015等がPNPとなります。
抵抗Ｒ１の計算方法（2SC1815GRの場合での計算例です）
① ベースに流す電流 ＝ 負荷の電流 ÷ 直流電流増幅率
② 抵抗Ｒ１ ＝ （マイコンの出力電圧 － ベース･エミッタ間飽和電圧）÷ ベースに流す電流
例) 負荷の電流を100mAとして直流電流増幅率(hFE)は200～400倍なので200倍とする。
① １００÷２００＝０．５だから、0.5mAがベースに流す電流です。ここで、周囲温度やトランジスタがＯＮ状態になるとhFEは低下します。0.5mAを２倍～３倍にして計算します。(0.5mA x 2 = 1mAで計算します) つぎに、
② (５Ｖ－１．０Ｖ)÷０．００１Ａ＝４０００Ω(４ｋΩ) よって、抵抗R1＝４ｋは無いので少し小さい方向で選び３．９ｋΩにする。
抵抗Ｒ２について・コレクタしゃ断電流(ICBO=0.6uA)の為にベースに漏れ電流が流れる。これにより(ICBO x hFE：0.6uA x 200)0.12mAの電流がコレクタに流れるのでその電流を逃がす必要が有る。
・ベースの入力に、トライステート出力やオープンコレクタ出力やスイッチなどを繋いだ場合にその信号がオープンになる可能性があり、オープンになるとICBOの漏れ電流の影響によりコレクタ電流が不安定になります、よって確実にトランジスタをON/OFFさせる必要が有ります。
・また、抵抗Ｒ１が断線した時や、Ｒ１の値が非常に大きい時において、外来ノイズによりトランジスタがON してしまう可能性が有るのでこれを防ぐ役目も有ります。
実際の回路
PICのGP4(３番ピン)からHIGH(ON:5V)を出力すればLEDが点灯する回路です。
この使用している小型リレーはコイルに電流が30mA流れます、 PICは20mA程しか流せません、2SC1815は150mAまでＯＫなのでトランジスタで一旦受けて動作させる必要が有ります。
抵抗Ｒ１の計算トランジスターのＣ－Ｅ間に流す電流はリレーの30mAです。2SC1815GRの直流電流増幅率(hFEは200-400)２００倍なら、トランジスターのＢに流す電流は、上記載の①より、３０÷２００＝０．１５ｍＡを２倍にして０．３ｍＡ流すとします。そして②から、 (５Ｖ－１．０Ｖ)÷０．３＝１３．３ＫΩです。
ちなみに、トランジスターのＣ－Ｅ間に流す電流はMAX150mA、上に書いた様に80mAまでとすると８０÷２００＝０．４ｍＡなら(５Ｖ－１．０Ｖ)÷０．４＝１０ｋΩ この辺りまでが2SC1815の使用可能抵抗値でしょう。
逆起電力負荷にリレーやモータ等のコイル負荷を接続する場合は、コイルの入切り時に逆向きの高い電圧がコイルの両端に発生します、これを逆起電力と言います。
この逆起電力によりトランジスタが壊れるので、上図の様にダイオード(1N4007)を取付けて逆起電力を流します。（モータを接続ではＦＥＴを推奨）
スイッチング動作
トランジスタでON/OFFを行う際は入力信号に対して出力信号は遅れてしまします、なので、数10KHz以上でON/OFFやPWMを出力する場合はデュティ比が変わってしまったりします。高速でON/OFFをしないなら良いのですが、PWM制御を行う場合にはスピードアップコンデンサを取り付けます。コンデンサはこの様にR1抵抗と並列に入れます。
コンデンサの値は数100pF～1000pF
<
スマートボード
アミューズ仕様パチスロ改造講座
アミューズ仕様パチスロ改造
****************
回胴式遊戯機技術研究会はパチスロの入出力信号を調べて、オシロスコープで波形をみて、その通りの疑似信号を出力するマイコンプログラムを作成して、回路にのせて、パチスロのメダル不要回路を作成して、卒業の技術講習(有料）を開講しています。
この機会に、パチスロの基礎から学んで、アミューズメント仕様パチスロの技術を身につけてみませんか？
受講受付中！！
ご不明の点はご遠慮なくお尋ね下さい。存じ上げていることは丁寧にご案内させていただきます。
TEL 090-3194-4902
/div>
