エレショップblog読者のみなさま。

次から次へと世に送り出されるマイコンボードを使いこなすのは大変ですが、最近では高水準言語やブロックプログラミングなどに対応するものや、液晶や内蔵センサー等を満載したモジュールなどもあり、思い付いたものを手軽に試作できるようになりました。

昨年の記事ではRP2040を搭載した超小型ボードをメインに、MicroPythonという言語でプログラムを書き、ちょっとした回路を組んで簡易温度計をつくりました。

前置きはこのへんで。

さて、ここに色も形状もミックスになった大量のLEDがあります。

これだけあれば、適当に光らせるだけでもそれなりにサマにはなるのですが、光り物はできるだけ明るさを揃えると綺麗に見えると思います。

でも、LEDって高輝度タイプやらお手頃価格なものやら、古いのやら新しいのやら、同じ電流を流しても見た目の明るさが全然違うんですよね。

具体的な型番がわかっていて、データシートがあるならばそれを見ればいいのですが（電子工作の基本です）、こういう正体不明な物はどう料理したものか…。

というわけで今回は、個人的に「ほしい！」と思っていた簡易LEDテスターを設計してみることにします。

機能はこんな感じを目標にしていこうと思います。

特性のチェックが手早くできるならば、使わずに持て余しているような詳細不明のLEDも、よっしゃ使ってみるか！という気分になれるかもしれません。

主役となるマイコンボードは、今回はM5StickCを選びました。

親指サイズ（筆者調べ）の小型ボディにカラー液晶と操作用ボタンを内蔵。充電式バッテリーを内蔵しているのでケーブルなしでも動作OKと、ハンディサイズのガジェットづくりに丁度良いです。自作の回路を外付けするのに便利なGPIOヘッダーソケットもあります。

個人的に購入したにも関わらずあまり有効活用できていなかったのですが、今回のプロジェクトにはそれなりに適任と言えるのではないでしょうか。

（目玉の無線機能は今回使わないので役不足感はありますが…）

ここからは設計方針を決めながら回路を組んでいきます。

全部を説明すると長くなるので、要点だけをかいつまんで見ていくことにします。

LEDに流す電流をマイコンで制御するには、可変定電流回路を作るのが簡単です。詳しい原理などの説明は省きますが、こんな回路です。

トランジスタに流れる電流（I）は、オペアンプの＋入力端子にかける電圧（ここではVCTLとします）と抵抗（R）から近似値を求めることができます。

目的の電流値になるように入力電圧（VCTL）を上下して調整できれば、計算通りの電流がLEDに流れてくれるはずです。

そのために必要となる任意の電圧をマイコンから出すには、M5StickCが持っているPWM（パルス幅変調）出力機能を使います。

PWMとは1本のピンから一定の周期でHレベルとLレベルを高速に繰り返し出力する機能で、HとLの時間の割合を変えると、平均の電圧が変わります。

これを抵抗とコンデンサで構成されたローパスフィルタ回路に通すことで、中間の電圧（M5StickCはHレベルが3.3Vなので、0～3.3Vの範囲）をつくることができます。

上記のPWM出力から作ったVCTLをもう一度マイコンで読み直し、電圧を調べます。

その電圧を抵抗値Rで割れば、現在LEDに流している電流、つまりLEDの順方向電流を求められます。

これが設定している電流値より高ければ、PWMの出力を下げて電流を小さくするように調整します。逆に現在の電流値が設定値より低ければ、PWMの出力を上げて電流を大きくします。

まとめると、メインとなる制御の流れはこんな感じです。

これを1サイクルとして何回も繰り返せば、PWM出力の値が少しずつ補正されていき、設定値の電流に近づいた状態で安定していきます。

あと冒頭にも書きましたが、ボタンを押せば電流の設定値を何種類かワンタッチで切り替えられるようにしたいと思います。

実際に点灯するLEDを見て「何mA流せばこの明るさになるのか」が大まかにでもわかれば、LEDに直列に入れる抵抗値の計算もきっとはかどるはずです。

ということで駆け足で動作の説明をしてみました。

次回、エレショップで販売中の部品を使って、回路を実際に組み立てていきます。