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赤外線LEDに流す電流が足りない

 赤外線LEDから赤外線を出す回路はちょっと複雑です。

 赤外線LEDといっても通常のLEDと使い方は同じで、見た目も変わりません。可視光線の代わりに赤外線が出るだけです。2本の足のうち、例えば長い方のプラス(アノード)をGPIO、短い方のマイナスをGNDにつないで、GPIOをHighにすれば光る、つまり赤外線が出ます。このとき通常のLEDと同様に抵抗を途中に挟んで、流れる電流量を適切に抑えます(抵抗値の計算方法は後述)。

表2●赤外線LED「OSI5LA5113A」の仕様
表2●赤外線LED「OSI5LA5113A」の仕様

 しかしRaspberry Piでは工夫が必要です。1本のGPIOで供給できる電流が最大16mAとされているからです。今回利用する赤外線LEDの仕様を、表2に示しました。「順方向電流」とあるのがこの赤外線に流せる電流で標準50mA、最大100mAとなっています。流す電流が大きいほど強い赤外線が出て、より離れたところから家電を制御できます。筆者は最大値から少し余裕を見て70mAを流したいと考えました。後で実際に試すと、70mAなら3m近く離れたところから筆者のテレビを操作できましたが*1、16mAならもっと短くなります。

*1 もっと距離が飛ぶタイプの赤外線LED(http://goo.gl/fD0vqSなど)もありますが、その分、さらに大きな電流を流す必要があります。

5.0V電源から電流を流す

 そこで赤外線LEDには、Raspberry Piの5.0Vの電源端子(2番または4番)から電流を流すことにします。5.0Vの端子は、Raspberry PiのUSB電源に直接つながっていて、たくさんの電流を供給できます*2。もう1つの候補である3.3V端子の場合、最大50mAしか電流を流せないとされています。

*2 余裕を持って電流を供給できるように、USB電源には、スマートフォン用のAC充電器などで5V1.2A以上(できれば5V2A程度)をお勧めします。

 LEDのオンオフにはトランジスタを使います。トランジスタは図5に示すように3本の足があります。スイッチのように動くのは、コレクターとエミッターという2本の足の間です。この2つの間では通常は電流は流れませんが、図2のようにベースからエミッターへ少し電流を流すと、大きな電流が流れます(今回使うトランジスタでは、ベース-エミッター間の200倍=Hfe値)。そこでベースをRaspberry PiのGPIO(今回は17番)につなぎ、それをスイッチのようにオンオフすることで、赤外線LEDをオンオフします。

 赤外線LEDとトランジスタに適切な電流量を流すため、それぞれ適当な抵抗を挟みます。抵抗の値は図67のように計算しました。

図6●LEDの電流を制御する抵抗値の計算
図6●LEDの電流を制御する抵抗値の計算
抵抗値は47~75Ωなら、電流は49m~78mAとなりLEDの最大値に収まる。
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図7●トランジスタのスイッチング抵抗値
図7●トランジスタのスイッチング抵抗値
2k~6.2kΩならば問題なく利用できる。
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