発光ダイオードを使って光通信をしてみよう！

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おもしろ科学実験室（工学のふしぎな世界）

発光ダイオードを使って光通信をしてみよう！

2013年10月11日
宮崎大学工学部電子物理工学科

はじめに

イルミネーションでよく見かける発光ダイオードを使って簡単な光通信の実験をしてみましょう。発光ダイオードと太陽電池は基本的な構造が同じです。そのため発光ダイオードに光を当ててあげると発電する事ができます。
ここで紹介するのは
①ラジオ等のイヤホン端子から出る音声信号を使って発光ダイオードの光の強さを変化させる。
②その光を同じ種類の発光ダイオードに当てて発電した信号をセラミックイヤホンで聞く。
という実験です。

以下に使用する部品を示します。

必要な部品

赤色発光ダイオード2個（順方向電圧3V程度、最大定格電流30mA程度）/電流制限用抵抗100Ω1個/変調用抵抗10Ω1個/小型ブレッドボード1個/ブレッドボード用ジャンプワイヤ3本/みのむしクリップ付セラミックイヤホン1個/単3電池2本用電池ボックス1個/
3.5mmプラグ1個/ビニル電線30cm2本/ハンダ少々/
ビニールテープ少々

使用する工具

ハンダコテ/コテ台/ニッパ又はナイフなど/
ラジオペンチ/テスターなど

送信回路の作製

送信部の回路図を示します。電流制限抵抗が無いと発光ダイオードが焼き切れてしまうので注意。

ブレッドボードが手に入らない場合には配線をこのように接続しても構いません。なお、この図中の変調用抵抗とイヤホン端子からの配線を除いたものが単純な発光ダイオード点灯回路になります。

以下の～は写真の番号に対応しています。
それぞれの端子をブレッドボードの穴に差し込みます。

電池ボックスのプラス端子（赤線）と電流制限抵抗の片方（計2本）
発光ダイオードのプラス端子（長い方の端子）と電流制限抵抗の片方（計2本）
発光ダイオードのマイナス端子（短い端子）とジャンプワイヤの片方（計2本）
電池ボックスのマイナス端子（黒線）と変調用抵抗の片方とイヤホン端子からの片方（計3本）
変調用抵抗の片方とイヤホン端子からの片方とジャンプワイヤの片方（計3本）

電池ボックスのプラス端子側（赤線）に発光ダイオードのプラス端子（長い方）が来るように注意してください。逆にすると光りません。

変調ケーブルの作製

イヤホンプラグの差し込み部分をよく見るとプラスチックの部品を挟んで2つまたは3つに分かれているのが分かります。3つに分かれているステレオタイプのプラグの場合は根元と先端の電極につながっている端子をテスターで確認してビニル電線（この写真では赤と黒の電線）とハンダ付けします。プラグの黒いプラスチックカバーの中にある一番大きな端子が根元側の電極です。
ハンダ付けした部分で電極が触れないようにビニールテープなどを巻いてください。

受信部の作製

写真のようにみのむしクリップに受光用発光ダイオードをつなぎます。極性はありませんので端子の長短は気にする必要はありません。

聞いてみよう

発光ダイオードを点灯させて、選局したラジオのイヤホン端子に作製したイヤホンプラグを差し込みます。この時よく見ると発光ダイオードの光がチラチラするのが見えると思いますが、まぶしい状態で長時間見つめると目によくありませんのであまり見つめないように注意してください。セラミックイヤホンにつないだ発光ダイオードを光っている発光ダイオードに近づけるとイヤホンからラジオの音声が聞こえてきます。