lm555等のICタイマーを使った回路について。

質問

こんばんわ。
lm555などのICタイマー及び、リレーを使った回路を製作しようと思っています。

求める機能は
・一定の時間が経過後、スイッチがoffになる。
・ボリュームスイッチなどを用い、1～60分の間でタイマーの時間を変更できる。
・電池駆動で、外でも使用可能。
・安価である。
です。

当方、電子工作はほぼ初心者ですが、解説があれば理解できると思います。
また、回答が困難な場合は、参考ページなどを教えていただけるだけでも大変助かります。

制約が多く、厳しい製作になると思いますが、ご助言のほうよろしくお願いいたします。

長文失礼いたします。

回答No.4

inara1 · ベストアンサー

機械式リレーを使った回路図を添付します。
電源投入後はリレーはOFFです。Startスイッチ（S2）を押した瞬間からある時間だけリレーがONし、その後OFFになります。ON時間は可変抵抗（VR）で調整できます（最短46秒、最長153分）。リレーがONの間にシャッターを閉じたい（中断したい）ときはResetスイッチ（S3）を押してください（電源投入後の状態に戻ります）。リレーがOFFの状態での消費電流は1mA以下なので、電源スイッチ（S1）をつけなくても電池の消耗はほとんどないと思います。

リレーのON時間は、電解コンデンサC4の容量と抵抗R6と可変抵抗VRの値とで決まり、以下の式で計算できます。
　　　リレーのON時間（秒） = 1.4*C4(F)*{ R6(Ω)＋VR（Ω） }
C4 = 3300μFで、R6(Ω)＋VR（Ω） = 10ｋΩ+ 2MΩ（可変抵抗最大） のときにリレーのON時間が最長（9195秒=153分）、R6(Ω)＋VR（Ω） = 10ｋΩ（可変抵抗最小）のときに最短時間（46秒）になります。

しかし、これは抵抗値とコンデンサの容量が正確な場合です。可変抵抗の抵抗値はかなりバラツキがあります（手元にある2個の2MΩ可変抵抗（秋月で購入）の実測値は1.84MΩと1.59MΩ）。添付回路では、可変抵抗のバラツキを考慮して抵抗値を大きくしてあります。電解コンデンサの容量は、手元にある2個（千石で購入）で実測すると3360μFと3340μFだったので、可変抵抗よりは精度が高いようです。ただ、今回の回路は、最長のON時間が非常に長いため、そのときに電解コンデンサに流す電流を極めて小くしている（数μA）ので、実際のON時間は電解コンデンサのリーク電流の影響をかなり受けます。周囲温度や経時変化によって、電解コンデンサのリーク電流が変化するとON時間が狂ってきますし、コンデンサの種類によっては、もともとリーク電流が大きいためにON時間が計算と合わないかもしれません（リーク電流が大きいとコンデンサC4がなかなか充電されないのでON時間が計算より長くなる）。ON時間を正確に見積もりたい場合は実際にON時間を測定してみてください(長時間タイマなので時間はかかります）。ON時間の精度を高めるにはデジタル方式がいいです（市販のセルフタイマの中身は知りません）が、ご質問の4条件の「安価である」からたぶん外れますね。

機械式リレーはコイル電流が大きいので、ON時間が長いと電池の持ちが気になります（LMC555の消費電流は1mA以下なのでリレーがOFFの時は心配ない）。リレーは動作電圧が高いものほどコイル電流が小さくなるので、電源電圧を高くして駆動電圧の高いリレーを使ったほうが電池の持ちは長くなります。しかし、9Vの電池は容量自身が小さいし、1.5Vを直列につなぐとかさばってしまいます。以下にいろいろな乾電池（アルカリ）を使ったときの電池の持ち（リレーの動作時間の積算値の最大値）を計算してみましたので、どれがいいか判断してください。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　リレーの　　　　 リレーの　　電池の放電特性から計算
電源電圧　　　　乾電池　　　　　　　　　リレー型番　　　最低動作電圧　コイル電流　したリレーの最大ON時間
　　9V　　　アルカリ9V角型・1個　　　Y14H-1C-9DS　　　　 7.2V　　　　　17mA　　　20時間
　　6V　　　アルカリ単3を4個直列　　 Y14H-1C-5DS　　　　4V　　　　　　30mA　　　80時間
　　6V　　　アルカリ単2を4個直列　　 Y14H-1C-5DS　　　　4V　　　　　　30mA　　　250時間
　　6V　　　アルカリ単1を4個直列　　 Y14H-1C-5DS　　　　4V　　　　　　30mA　　　550時間

アルカリ9V角型放電特性　http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf2/AAC4000/AAC4000CJ26.pdf
アルカリ単3放電特性　http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf2/AAC4000/AAC4000CJ31.pdf
アルカリ単2放電特性　http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf2/AAC4000/AAC4000CJ28.pdf

タイマＩＣ（LMC555）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00958/
トランジスタ（2SC1815）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02611/
ダイオード（1N4007）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00934/
積層セラミックコンデンサ（0.1μF）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-02211/
電解コンデンサ（3300μF）　
　　電源電圧6Vのとき　http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/search.php?dai=%E9%9B%BB%E8%A7%A3&chu=%E3%83%AB%E3%83%93%E3%82%B3%E3%83%B3&syo=MCZ%20%E8%B6%85%E4%BD%8EESR%206.3V&list=2
　　電源電圧9Vのとき　http://www.sengoku.co.jp/mod/sgk_cart/search.php?dai=%E9%9B%BB%E8%A7%A3&chu=%E6%9D%B1%E4%BF%A1&syo=UTWRZ%20%E4%BD%8EESR%2016V&list=2
可変抵抗
　　2MΩB　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-02143/
　　1MΩB　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00252/
固定抵抗（1/4W）　http://akizukidenshi.com/catalog/e/erd25s
9V用リレー（Y14H-1C-9DS）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-02003/
5V用リレー（Y14H-1C-5DS）　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-01346/
Start/Reset用プッシュスイッチ　http://akizukidenshi.com/catalog/c/cpushsw/

回答No.5

inara1

ANo.4です。
添付図の部品表の0.1μFは1個でなく、3個の誤りです。

お礼

こんばんわ。

こんな詳しい回路図に加え、細かな解説まで…。
今の気持ちは、本当に、感謝の２文字では表しきれません…。

実は、この類の回路図は幾つか見つけたのですが、どれも実用に足るレベルではなく、半ばタイマー撮影は諦めていました。

今の私にとって、inara1さんは、まさに救世主です。
OKWAVEを使って2年ほど経ちますが、今回のような
良回答に巡り合えた事はありませんでした。

あなたのおかげで、私のライフワークはさらに充実しそうです。

本当にどうもありがとうございます！

回答No.3

anachrockt

「デジカメ リモートスイッチ 自作」で検索したら、こんなのがありましたけど。
http://www11.plala.or.jp/tanbo51/Tentai/seiya/autosyot/SWBOX.htm
リレー使いたかったら、フォトMOSリレーがエエんじゃないでしょうか？
メカ接点が好きだったら、ラッチングリレーとか。

補足

ご回答ありがとうございます。

いろんな種類のリレーがあるんですね…。

私なりにかなり調べたんですがいいサイトに巡り会えませんでした…。

後で調べてみます！

回答No.2

inara1

＞デジカメで長時間露光の撮影
天体写真でしょうか（私も30年前に銀塩フィルムで天体写真を撮ってました）。

＞できれば、リレーは機械式のものがいい
デジカメ用のリモートスイッチについてちょっと調べてみましたが、MOS-FETでちゃんと動作するというサイトが見つかりません。機械式りレーの回路を後で添付しますが、平日は仕事なのでちょっとお時間をください。電源電圧（電池の種類）を教えてください。

補足

おはようございます。

回答が遅れ、大変申し訳ありません…。

電源についてですが、できれば入手が容易で、コンパクトな乾電池がいいなと思っています。

今のところ、撮影には毎日行くわけではないので、多少持ちが悪くても、３時間程度駆動してくれれば十分だと考えています。

回答No.1

inara1

リレーというのはここ（http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-01347/）にあるようなメカニカルリレーのことですか？メカニカルリレーは消費電流が大きいので、電池駆動で長時間ONさせる用途には向いていません。ON/OFFさせる機器は何でしょうか。直流電圧で動く機器のON/OFFならMOS-FET（http://akizukidenshi.com/catalog/c/cnmos/）を使ったほうがいいです。

ON/OFFさせるものが分かれば回路図を紹介します。電源電圧（電池の種類）も教えてください。LMC555とMOS-FETを使った自作のLED就寝灯を現在使っています。ボリュームでOFF時間を調整できます。

補足

おはようございます。

こんな早朝からどうもありがとうございます。

用途は、一眼レフのデジカメで長時間露光の撮影に使おうと思っています。

シャッターの使用電力は非常に微弱で、回路の駆動電源には使えるかわかりません。

ですので、タイマー回路は、あくまでもリレーのコイル作動にのみ用いたいと思っているのですが…。
できれば、リレーは機械式のものがいいのですが、限定はいたしません。

よろしくお願いします。