スマホでテレシネ

「スマホでテレシネ」を作ってみる(13)

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どうもこんにちは、根岸です。
久々の更新です。

さて、今回は13話目でございます

13.「ACアダプター」

今回製作したテレシネ機では以下の部分の電源が必要になります。

①スマホの電源
②モーターの電源
③パーフォレーションセンサーの電源
④バックライトの電源(コイン電池の場合は不要、外部電源使用の場合のみ)

シャッターリモコンの電源はスマホから供給されるので特に考える必要はありません。
①のスマホはiPhone 5sなので互換性のあるLightningケーブルを使うことになります。何も考えずに付属の充電器か、iPhone5sに対応した充電器をつなげば良いでしょう。

電源の電圧はUSBに合わせて全て5Vに統一してあるので、スマホ以外にはまとめて5Vを供給することができます。そのとき電流はどれくらい必要になるかを考えてみます。

②のモーターは回す速度によって流れる電流が変化します。
実機で測ってみたところ

2秒で1コマのとき 5V 30mA (= 0.03A)
1秒で1コマのとき 5V 76mA (= 0.076A)

という結果でした。
静止した状態からモーターを起動した瞬間には、一瞬これより大きくなるはずなのであくまで平均値です。

③のパーフォレーションセンサーのLEDは、使うLEDや電流制限抵抗の大きさにもよりますが標準的な使い方をするとして20mA程度と考えれば良いでしょう。

④のバックライト用電源は、もしもバックライトをコイン電池ではなく、抵抗を直列に入れて外部から電源を供給する形に改造した場合にだけ必要です。これも同様に20mA程度とします。

②~④を合計すると70~116mA、色々な条件によって実際はこれより少ない場合も多い場合もあるはずですが、使用するACアダプターは余裕を見ても 5V 500mA (= 0.5A)の供給能力があれば充分でしょう。

この程度の電流であれば単三電池3~4本を直列にしたものでも動作させることは可能ですが、実験中に電源電圧が変動すると画面の明るさが変わったりセンサーの感度が変わるのでトラブルの元ですし、安定した5Vで、安全も考慮して電流の供給能力が大きすぎない適度なサイズのACアダプターの使用をお勧めします。

(全体の接続図)

モータードライバー基板はネジ式の端子台で電線を接続する仕様なので、ACアダプターをこの実験用だけに使うのであればアダプターから出ている線の先端のコネクターを切り落として電線の被覆を剥き、テスターでプラスマイナス確認して間違えないように接続すれば良いと思います。
まともな設計のACアダプターには安全のためヒューズが内蔵されていますから、もしも通電中に間違えてプラスとマイナスの線を接触させてしまうと一瞬でヒューズが飛んでアダプターが使えなくなってしまうため慎重に作業します。

スマホの電源と同様にモーター等の電源も、ACアダプターではなくUSB電源から供給することも可能です。電流の容量的には大抵のUSB充電器は500mA以上なのでこの目的には充分な大きさだろうと思います。ただしスマホの充電だけを目的に作られている安価なものは電圧がかなりいいかげんで5Vを大きく外れるものも多いので気をつけてください。USBの電圧と電流については昔動画でちらっとご紹介したことのある「USB電源テスター」などを使うと、使用中の電圧と電流を同時に監視することができます。

もちろん、それなりにしっかりしたUSB充電器でもスマホの充電という製品の目的外の用途に使用することになるので、あくまで自己責任でお願いします。

(このような電源を使えばスマホとモータードライバーの両方に電源を供給できます)

USB端子から電源を取り出すためには手元にあったUSBケーブルを切って使いましたが、不要になったマウスなどからケーブルを取って使うことも可能だろうと思います。ただし電流は少ないとはいえマウスよりは多いので、あまり細い線が使われている場合はおすすめしません。また、まれに使用している電線の色が標準的なものと違っていることが有るので線の色で判断するだけでなくテスターでも極性を確認しましょう。

手ごろなケーブルが無い場合は下の写真のような自作パソコン用のパーツとして売られているUSBケーブルも使えます。これは電源(通常+5V)とGNDのケーブルの色もしっかり書かれているので安心ですが、ショートに注意が必要であることは変わりありません。

(自作パソコン用の特殊なUSBケーブル部品)

LEDとコイン電池について

接続図では、バックライトに外部から電源を供給する場合の接続が書いてあります。
パーフォレーションセンサーや改造したバックライトのLEDには必ず抵抗を通して電源を接続することが必要で、この抵抗は省略できません。

電源にコイン電池を使っている場合は省略可能ですが、これはあくまで特殊な例です。コイン電池には「3V」という”公称電圧”が書いてありますが、たとえばCR2032の場合、設計上の連続して流せる電流は0.2mA程度しかありません。大きな電流を取り出そうとすれば電圧が下がるので、どう頑張ってもLEDを壊すような大きな電流を流せない「ひ弱な電源」なのです。電池には大きな負担がかかるので正しい使い方ではありませんが、結果的に電流はあまりたくさん流れないのでLEDは壊れません。 (注1)

ACアダプターは例えば500mAの小型のものであっても、コイン電池の数千倍という桁違いに大きな電流を供給する能力があります。ですからLEDを直結しても一定の電圧を維持してしまい、結果的に大きな電流が流れてLEDが焼け切れます。

(注1)青色や白色のLEDは「順方向電圧」が高いので3Vのコイン電池に直結してもLEDは壊れませんが、発光色によって順方向電圧が違うのでさらに大きな電流が流れる可能性があります。またコイン電池単体ではショートしても即座に危険はありませんが、最悪の場合破裂や発火の危険があります。

今回のお話はここまで!

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