2015年12月15日火曜日

手作り電池ケース

最近、理科の実験や工作でLEDがよく使用されるようになってきましたね。

しかしLEDは豆電球のように1.5Vの乾電池1個で点灯させることが出来ません。

順方向電圧(Vf)の一番低い赤色でも、
順電流(If)20mAを流したときのVfは2V前後のために
1.5Vの乾電池2個以上が必要です。
また白色や青色は If=20mAを流したときの Vfが3Vを超えるものも多く、
1.5Vの乾電池が3個以上必要になってきます。

先日、ホームセンターに行ったところ、
単3乾電池3個用のケースが見当たりません。
勿論、ネットでは販売されていますが・・・

そこで、自分で作ってみよう!
ということで、作成したものがこれです。

ここでは単3乾電池3個直列用のものを作りましたが
下図の175mmのサイズ調整をすれば、何個用でも作成可能です。
単3乾電池の場合、電池1個に付き約5cmを増減。
(例えば、単3乾電池2個用なら 長さ125mmにする。)

厚紙を下の大きさにカットし、

折り曲げてテープで固定します。

25cm幅のアルミホイルを20~25cm程度切り取り
2cm幅まで折り曲げていきます。
アルミホイルの端の方にリード線の被覆をはがしたところをテープで貼り付けます
 これをさらに折って1cm幅の帯にします。
こうすることで、リード線が抜けることを防止します。

プラス側の電極はこの状態で、クルクル巻いていきます。
マイナス側の電極はこの帯の中心にバネを入れます。

マイナス側の電極ですが、まず
不要になったノック式のボールペンからバネを取り出します。
もしバネの長さが2cm以上あれば、2cmにカットします。

1cm幅の帯の端の方にバネを置いてから、クルクル巻いていきます。

巻き終わったら、テープでとめておきましょう。
巻き終わったものがこれです。

これを厚紙ケースの端に挿入して

下図のサイズに厚紙を切って折って蓋をします。
真ん中は15mmではきついので、16mmにしておきます。

テープを巻いて蓋を固定します。

電池を入れたときの様子を 透明ケースで見ると下のようになります。
もし、きつくて電池3個が入らない場合は、
ケースの長さが175mmより短いか、
アルミホイルの幅が10mmより長くなっていないかを確認してみて下さい。


ではこの電池ケースを使って青色LEDを点灯させてみましょう。
今回使用したLEDのデータシートです。


電気的・光学的特性を見ると、順電流20mAのときの 順方向電圧(Vf)は3.8Vです。

順電流10mAのときの順方向電圧(Vf)は約3.3~3.4V、
2mAなら3Vなので、
単3乾電池2個でも2mAの明るさで光らせることは出来ます。


今回は10mAを流すつもりで、抵抗を計算してみます。

電池は新品状態3個直列で4.86Vありました。
10mAの順方向電圧(Vf)は3.4Vです。

(4.86[V]-3.4[V]) ÷ 0.01[A] = 146[Ω]
ということで、150Ωの抵抗を入れました。


150Ωの抵抗の両端の電圧を測定すると・・・
約1.586V
1.586V ÷ 150Ω ≒ 10.5mA
だいたい計算通りの値となりました。



(Flashで作成しているため、スマホや携帯で見れない場合があります。)



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