可変スイッチングレギュレータ最低出力電圧を下げる

おもちゃ病院の電池代わりとして、秋月のスイッチングレギュレータHRD12003E（300円）を使った電圧切り替え電源を使用しているが、REF電圧2.5V以下に下がらないので、それ以下の電圧にはLM317によるシリーズレギュレータに切り替えて使っていた。

ところが、ネット検索するとHRD12003Eを使って、2.5V以下まで設定できるという製作記事が有ったので、作ってみた。

ところが、ワタやんさんからも質問が有った様に、電池消耗（電源ONで電流が流れる）で出力電圧が上昇していきます。失敗？例を一応下段に記載しておきます。

12/16　kishikawaさんから、更に簡単な回路紹介のコメントが有りました。早速、回路図にしてみました。

これだと、部品も抵抗と、ツェナーダイオード（またはシャントレギュレータ）で済みます。どうも有難う御座います。早速、実験してみます。

⇒1/2実験してみたが、どうも理屈通り行かない（正常に動作しない）。OP-AMPによる方法で進めることにする。

ワタやんさん　コメント有難う御座います。

何か、いい案が無いか、呼びかけたところlogicさんからコメント頂きました。有難うございます。実験用電源を作る

   出力分圧の検出電圧をオペアンプで５倍にしてレギュレータのコントロール端子に加えると言う物で、レギュレータREF電圧2.5V対し、検出電圧は１/５の0.5Vで済む（0.5Vまで制御出来る）ことになります。

今まで加算回路しか頭に無かったので、今回の様な乗算回路は考えも付かなかったです。

頭は柔らかくしないと駄目ですね！

早速、改造して見ました。見事動作！最低電圧は0.45Vで最高電圧は入力電圧差3Vとなりました。

低電圧でのレギュレーションは確認していませんので、後日確認出来たら報告します。電球負荷で試して見ましたが、動作はしている様です。

実験していて、大変な？ことが有りました。出力の電解コンデンサに2200μF/16Vを使っていたのですが、16V付近でジー！と音がして膨らんで来ました。爆発寸前で電源をOFFしたので、事なきを得たのですが、原因はスイッチング周波数（250ｋHz付近）のリップルで壊れた様だ。

教訓：スイッチング電源の負荷用電解コンデンサは耐リップル用か耐圧の高いものを使用する必要が有る（レギュレータのデータシートにも指定が有りました）。

最初に作った、電池を使用した回路

原理は、出力を分圧して電圧調整を行っている可変抵抗の中点とHRD12003EのREF入力端子間に電池を入れて、その電圧分下げるというものです。

電池を使わないで出来ないものかと考えて見たが、思い浮かばないので、参考回路通り、電池を使うことにし、いっぱい在庫のある３Vリチュームボタン電池（CR2032)を使うことにした。逆流防止のダイオードを入れてあるが、電源OFF時で測定すると、500μA位流れているので、ダイオードに換えてフォトカプラを使用し、入力電源が有る時だけ電池が接続される様にし、電池フォルダを使って、ユニバーサル基板で製作してみた。

電解コンもATXジャンク電源の取り外し品を活用。

結果は最低電圧0.8V、最大電圧9V（可変抵抗に手持ちの50ｋΩを使用した為で、抵抗値を下げれば１２Vまでは上げられると思う）となった。

多回転VRを使ったので、調整し易い様にピニオンの穴を広げて（Φ2.1程度）ツマミ代わりにしている。

実際の電源装置ではロータリースイッチ式にする予定です。

写真にある0.1Ω抵抗だが、今回は関係無いが、電流検出してHRD12003Eのリモコン端子（１）を制御して充電器でも作ろうかなと思っている。

以上、従来より簡単な構成で、可変出力電源が実現出来る。

電池は、動作中どうしても消耗して、出力変動（上昇していく）するので、製作される方は、その辺を考慮してお使い下さい。

確かに、おっしゃる通りです。長時間動作させていると、電池消耗で、電源出力が上昇して行きますので、アイデアはいいのですが長期安定性（信頼性）が悪いので、自己電源を使う回路を思案中です（OP-AMP反転増幅による加算回路も、今のところ動作せず）。

左図がLM317を0V～30Vまで可変するアプリケーションノートですが、やはり、この様にマイナス電源（MC34063A使用）を作り出さないと出来ないかも知れませんね。LM317の部分をHRD12003Eに置き換えるが、REF電圧が2.5Vになるのでツェナーを2.5Vに置き換える必要がある。

市販FMステレオトランスミッター視聴

先週、長男がガレージを片付けていて、カー用FMステレオトランスミッター（SEIWA製）がいらないというので、もらった。

今日、動作確認を行う。PLL方式か、発振周波数が３波切り替え出来る。結構いい音をしており、家の周囲を歩いて見たが１０ｍ程度は明瞭に受信出来る。

分解して、オシロで見るとアンテナは電源コードを兼用している様だ。

ST-3150チューナー用ランプ改善

   テクニクスのFM/AMチューナーST-3150のダイヤル照明（ランプ6.3V/250ｍA×2個）が、チューニングにより明るさが変動（ACトランスの容量不足と考えられる）するので、いろいろ安定化回路を試してみた。

最終的には、AC6.3Vをブリッジ整流して５V用３端子レギュレータ（LM2940C-5.0)で安定化させることにした。オリジナルより多少暗くはなるが、明るさの変動は解消出来た。

次にFMアンテナ端子だが、ねじ止め式なのでF型コネクタが使える様に秋月のF型コネクタを使って、圧着端子とステンレス線を使って付けてみた。

くまのプーさんHoney Concert修理

メガハウス製 「くまのプーさんHoney Concert」という、おもちゃというより高級な演奏楽器（箱の蓋がモーターで開閉し、人形が鉄琴を演奏する）といったところ。 以前からメールで修理の相談があって、メーカーに修理依頼してみるとのことだったが、やはりメーカーが外注していた製造元の中国の会社が倒産していて、部品が入手出来ないという返事で、返してよこしたとのこと。そこで、駄目元で引き受けることにした。今日届いたので、早速確認。液晶（時計、アラーム、曲設定用）が薄っすらと表示されている状態で、設定ボタンを押すと作動はしている様だ。

液晶部分を分解。液晶の接続はゴム板状の導電コネクタが使われているので、清掃を試して見たが駄目。接点グリスとか試したが、結果は液状の接点復活王を塗布したら、正常に表示出来る様になった。原因が簡単に突き止められて本当に良かった。早速、依頼主に電話連絡したところ、感謝の言葉を頂いた。

こんなメッセージも

「最初から最後まで最低なメーカーです」と憤慨されておりました。

一般の、おもちゃであれば、保障期間を過ぎれば、素取替えする（殆どのメーカーは修理する人件費のが高く付き、生産も大部分が中国のため、この様な方法を取っている）おもちゃが無くなるので、我々、おもちゃドクターの出番となるのだが、今回の場合はおもちゃの域を外れているので、長期保証して当然だと思い、私もメーカーに掛け合いましたが、同じ回答でした。お客様が怒るのも当然です。今回の故障内容からすると、修理技術者もおらず、修理する気もないのだろうと解釈してしまいます（メーカーだったら治せるはず）。

今後の改善を望みたいところです。

サンダーバードのプラモメーカー？

先日、孫が２００４年に放映された実写版「サンダーバード」のDVDを一緒に見ようと持って来た。
内容は結構ハラハラ・ドキドキで楽しめた。オープニングのアニメも良く出来ている。

自分も、昔、NHKで放映していた人形劇版特撮テレビ（スーパーマリオネーションというらしい）を良く見ていて、出てくる乗り物や基地に憧れ、いつかジオラマを作って見たいと思っていたし、長男もリバイバルを、やはり夢中で見ていた。

始まったのが１９６５年、舞台は２０６５年だという。４０年以上も前に作られた作品だが、現代でも、まだ夢を与えてくれる。

ということもあって、プラモデルを買って、作って上げようと言う話になって、後日、模型店に出掛けてみたが、電動のジェットモグラ（５０００円以上）１点しか無かった。
１年程前に行った時は、結構種類があると記憶していたのだが。
ネットで調べると、やはり殆どが品切れ状態になっている。
まずは、どれを購入したらよいか、相談するのに「サンダーバードプラモデル大全」（写真）を購入してみた。
見ると、全てイマイ（今井化学）製のプラモを特集してあるが、ネットで調べてもイマイ製が販売されていない。代わりにアオシマ製が販売されている。
ここで、始めて気がついた。
イマイは倒産していたのだ（いつだったのかは調べられなかった）。このモールド金型を引き取って、今では一部アオシマで製造されている様だ。
私が中学生時代は、勉強そっちのけで、パクトラやハンブロール（どちらも舶来品）のエナメルペイントを何十色も揃えてプラモデル作りに夢中だった。
大作はレベル（ラベル？）社の大型帆船（当時６０００円）で、今も実家に展示してある。日模のプラモデルコンクールに「F4ファントム」を出品し１位を取ったこともあった（賞品はプラモだったので証拠は無いが）。
４５年以上経った今では、目は悪くなるし、手は震えるし、すっかりテクニックも忘れてしまったが、ハンブロールペイントとオークションでエアーブラシを購入してあり、爺やの昔取った杵柄（きねづか）が少しでも発揮出来ればと思う今日此の頃です。

耳栓規格について

先月は、会社のスタッド溶接時に発生する衝撃音で、聞こえが悪くなり、耳鼻科のお世話になったことがあり、幸い飲み薬のみで数日後正常に戻った。（以前のブログ参照）
そこで、耳栓を購入してもらった。効果を確認するため2種類購入したがGSH-311というのが効果が大きかった。規格の中でNRR-25と表示が有り調べて見た。EPA（米国環境保護庁）の規格で、２５というのが遮音値（ｄB)を示す。詳しくは「NRR.pdf」をダウンロードを見て頂きたい。
このほかにJIST8161（防音保護具）という規格も有る。
このブログの読者には、関係する方が少ないと思うが、こういった仕事だけではなく、睡眠等、長時間装着しても痛くならないので、どうかと思い取り上げて見ました。

カソードの記号は？

最近、部品記号で、思い込みが多く、今回も迷ったのが有った。
ダイオード（LEDも含む）だが、カソードの表記は何が正解かということだ。
真空管時代（真空管を知らない世代が多いと思うが、真空管でもカソードが有り、整流管の場合、カソードからプラスの電圧が出るというのは同じで、ダイオードに変わっても、このカソードという言葉がそのまま使われている）の人間なので、当時の記憶で記号のKを使っていた。

左図はLEDの印加電圧を示すので、電圧の出方は逆になる。

（真空管の規格表を見てみたら、確かにKになっている）
カソードは英独によりスペルが異なる（英 Cathode, 独 Kathode）。
多分、古い人間だと第二次世界大戦の同盟国であるドイツからの設計図面の影響が有るのだろう。また、Kがダイオードのカソード側表記と形が似ており、覚えやすいということもある。
しかし、半導体はCが正解らしいので、今後は気持ちを若くしてCと表記しよう！

真空管のカソードはKのままでいいと思います。

ACアダプタの故障原因

近所の親戚で、以前コードレスホン用ACアダプタ（SHARPDC11V280mA）をショートさせて、焼損したというので、秋月から代替品を購入して交換したことがあったが、焼損したのが活用出来ないかと分解してみた。

毎回、申し上げていますが、分解・改造は電気安全法で規制されておりますので、自己責任で行って下さい。

ケースは上記法規制により接着されているので、カッターで周囲をカット、ドライバーでこじ開ける。トランスの1次側に電圧が印加されていない。トランス捲き線には温度フューズ（250V1A117℃）がテープの内側に有り、切開するとやはり切れていた（ケースも熱で変形していた）。代わりのフューズを入れると出力は正常（トランス式の場合、無負荷の場合、高めに出る）に出たので、2次側回路は壊れて無い様だ。但し、熱による捲き線・絶縁破壊の恐れがあるので、ここでも、自己責任で。

トランス方式とスイッチング方式の見分け方は、トランス方式の場合、ごつくて（大きい）重い、また容量がそれほど多く無い。だが、トランス方式の場合、高周波ノイズが出ないので、負荷となる機器に合わせて使い分けると良い。

電子工作サークル（第31回）

今日から、全員「デジタル温度計」の製作に取り掛かった。

始まる前に、一人の方が見えた。

「エレキジャック」に掲載された、当サークルの紹介を見て、はるばる県南の稲敷市から、一員になりたいと来てくれた。

稲敷市は千葉県と接しており、利根川をはさんで対岸が成田市になる。直線でも約40ｋｍの距離にある。

近くも探したけど、このようなサークルが無いということで、20年ほど前まで趣味でやっていた工作をまた、やってみたいということでの参加でした。

前回の那須塩原市と続き、遠距離の入会が続き、会員が増えることは喜ばしいことだが、遠路遥々、何か申し訳無い様な気がする。

前回は回路動作説明を行ったので、今回は部品図・実装図・回路図・実際の部品の見方（関連）を生徒3人と私の座学形式で指導を行った。

早い方は、終了時間までに配線完了し、早速PICの書き込みを説明、書き込んだのを入れて見たが表示がされず、どうやら配線漏れらしい。次回まで、確認して、動作することを期待する。

電圧、ゲイン調整があるので、昔を思い出して「試験仕様書」を作成しなくては。取り敢えずメモにして渡した。

来月は、サークル後、忘年会をやろうということで、話がまとまりつつある。

ロッドアンテナの応急修理方法

今までに修理依頼されたラジコン送信機をみると、殆どがロッドアンテナが折れている。そのままお返しすると、ロッドアンテナが引き出せなくなるので修理してお返ししている。専門的に言うと、短くなると波長がずれるので、飛びが弱くなるのも気になって（多分、おもちゃのラジコンの場合、そこまでは考えていないと思うが）。
いろんな修理方法をしてきたが、今回のは、使えそうなので紹介しておく。但し、一番先端のロッドが折れている場合です。
①折れたロッドの内部に残った部分を取り除く。
②Φ１錫メッキ銅線の先端を1～２ｃｍ位の長さで2回折りし、2段目ロッドに５ｍｍ位残し、挿し込み、周囲をはんだ付けする。
③錫メッキ銅線は10～15ｃｍ位で切断する。
④細径エアチューブ（当方の場合、外径Φ２のもの）を錫メッキ銅線より１ｃｍ位長く切り、錫メッキ銅線に差し込む。エアチューブはペットショップの水槽ポンプ売り場近くにある。
⑤先端をUの字に曲げる。曲げ長さは内側の銅線１ｃｍ位のところ。
⑥はんだ付けした部分には、私の場合、ラジコンエンジン用燃料パイプ（シリコン製）を２ｃｍ位に切り被せる。外れない様に両端は瞬間接着剤を流し込む。
収納時、この継ぎ足し部分だけ長くなるが、芯線が錫メッキ銅線なので、ぶつけても直ぐに曲がって刺さることは無い。そして簡単に直せる。チューブを被せているので、先端を引っ掛けて怪我をすることも無い。

県西おもちゃ病院(2008/11)

今日は、センターでの催しが少なかったせいか、依頼者が少なかった。今回は複数台の依頼が多く、4組8台の受付となった。なので、1台を残し、その場で修理完了し、お返し出来た。

電池接点の腐食、断線が殆どで、電池接点に関しては先輩ドクター「コモアのおもじちゃん」から大量にいただいた接点が大活躍、依頼されたお客様も、どこから入手できるんですか？と興味深々だった。

老夫婦（失礼）が思い出の品ということで、20年以上も前の「笑い袋」というものを持ってきた。分解すると、昔の音が出るおもちゃに使われているソノシートに針を落してその先にある拡声器で大きな音を出すというものです。

テスターで当たると、モーターには電圧が掛かっているが、回らないので、分解、ブラシに付着しているグリスを洗浄したらOKになった。

針を押さえつけていないと、鳴らない。どうやら拡声器とケース間に入っているはずのばねが紛失している様なので、電池の接点ばねを加工、更にスペーサーを入れ、圧力を上げることでどうやら音が出た。最後まで再生されると針が接点を押してモーターが止まる仕掛けになっているがこれの動作が今一不安定なのだが、傾けると止まるので、これで良しとした。20年ぶりに復活し、大変喜んでくれた。

「ワッハハッハ！」の音が館内に響き渡った。

ラジコンは、依頼時に確認したところ、送信チェッカーで検出されないので、送信機不良ということで、入院して調べることにした。

今までにも、送信機不良は有ったが、配線切れや、コントロールレバー部スイッチの接触不良などの、外観およびテスターで判る不良だったので、簡単に直ったが、電波が出ていないということで、まず発振回路の水晶と発振用トランジスタのチェックを行った。水晶は他に正常に動作している送信機の物と交換しても駄目。トランジスタも交換してみたが駄目。外したトランジスタはhfeを測定すると正常だった。電圧を測っていくとB（ベース）とE（エミッタ）電圧が0Vになっている。ICからベースに行っている抵抗にVCCを印加すると発振する。ICからのコントロール信号が行って無い様だ。

わたしも、今回の故障で、始めてデジタル式ラジコンの原理が判った。単純に、ICからのロジック信号で送信出力をON/OFFしているだけなので、ICが不良になると、全然電波が出ないという現象になるのだ。

やれる事は、半田の補強を全実施。それでも動作しないので、気休めに接点復活王を黒丸のボンディングIC周囲に塗布。これでも駄目なので、もうICの故障しか無いという結論になったが、ひょんな事で（接点復活王がIC内部に浸透したのか？）動作する様になった。動作してしまうと、今度はたたいても、部品を動かして見ても、動作はOKだったので、少し様子を見て良ければ引き渡すことにする。

超指向性スピーカー

従来、指向性マイクは有ったので、その逆（スピーカー）が出来ないものかと、密かにアイデアをめぐらせていたが、今回、秋月より「パラメトリック・スピーカー実験キット 」（K-2617）11800円が販売された。原理は超音波の強い指向性を利用して、これをFM変調して送るらしい。確かに、考えると、もっともな原理だ。
ちょっと購入するには高すぎるので、手持ちの超音波スピーカー(200円）で、その原理を確かめたいと思っている。 と言っても、このキットの場合、これを50個使っているわけだから、それだけでも10000円ということになるから、価格相応なのかな？
何故FM変調で聞こえるのかというのが理解しにくいのですが、超音波信号の振幅が一定で、周波数偏移が音声信号と一緒と言うことであれば聞こえるのかなと想像します。（振幅一定のAM変調？）

logicさん　コメント有難うございます。

こちらの回路はDBM（ダブルバランスドモジュレータ）ICを使ってDSBで変調している様ですね。

実物も聞かれた様で、理論は間違い無い様ですね。

記事で気になったのですが、今度100WクラスD級アンプを使って実験したいと書いて有ります。

D級アンプは高周波成分をカットする必要が有り、確か周波数特性は20ｋHzですっぱり切れていると思います。ですから超音波の４０ｋHzは増幅しないことになりますが、どうなんでしょう？

周波数特性が50ｋHzまで伸びているアンプを使う必要があると思います。

バックライト自動点灯回路検証

電子工作サークルで製作開始したデジタル温度計で使用するＬＣＤキャラクタディスプレイモジュール（１６×２行） P-40　SC1602BS-Bだが、バックライト無しが550円、バックライト付きが800円と差が大きいので、まあ無しでもいいやと採用しましたが、サークル員から付いてないの？と質問（要求かな）があり、手持ちのLEDで点灯させてみた。各色を試して見たが黄色しか、文字のはっきり見えるのが無くいので、これに決定。OSYL5161A-QR（10個で200円）です。基板にはLED、制限抵抗、電源供給のランドが用意されているので、改造は簡単である。LEDをはんだ付けして、一番バックライト出来る位置に合わせる。表面側には黒テープを貼って光が漏れない様にすれば完成。照射範囲広角（６０°）タイプが適しており、電流は10～20ｍA程度がいいようだ。約150円の節約になった。
今回は暗くなった時、自動点灯させようとCdsセルを使用することで、実験開始。

TL431をコンパレータ代わりに
Cdsセルは抵抗が高く、２SC1815の増幅だけでは、不足するので、もう１個追加してダーリントン接続でOKになった。これではLCD基板を利用しての実装・配線が少し大変なので、単純な回路で出来ないか、素子をいろいろと変えてみた。安くて簡単なのは、一般的なシャントレギュレータのTL431（秋月で１０個１００円）を使用したもので、動作も問題無かったので、これを採用することにした。「TL431.pdf」をダウンロード
原理としてはREF端子がREF電圧（2.5V）以上になると、レギュレータ回路が動作し、カソード電圧が約２Vになる（2.5V以下ではOFFになる）。よってLEDを接続すれば明るさによりON/OFFする（電流は100mAまで）。知っている方にはコンパレータと言った方が判りやすいかと思います。但しON時０Vではなくて+２Vです。ONする明るさも設定出来る様に、手持ちの多回転半固定抵抗を使用することにした。こうなると、やはり小さな基板に載せた方が良いみたいだ。
回路比較は、下記ファイルを参照下さい。
時計本体はPICで設定したタイマで電源をOFFする様にしてある。

「DIGI-ONDOKEI-KAIRO.pdf」をダウンロード

フルカラー表示器試作

とあるところから、3色LEDを使ってフルカラー？（各色10段階）表示出来る制御器が出来ないかと相談を受けたので、PICで制御することで、吉本先生に御願いした。
1週間位で試作機が出来て来たので紹介する。
各色（RGB）と全体（こちらは、まだ動作せず）の輝度調整用DIPスイッチと、その値を表示する7SEG、そして3色LED。PICにはポートの多いPIC16F874Aを使用。
駆動はダイナミックドライブで点滅比率を可変して制御しているが、まだ、ちょっと不具合が有り、輝度の変化がリニアにならないが、色の変化は楽しめる。
実際にはLEDを100個使用したディスプレーにするという。ドライバー回路および電源も、これから考えなければならない。

arms22さん　コメントとデータシートの紹介有難う御座います。

人間の非直線特性は耳だけかと思っていましたが、輝度に対する目の感じ方も直線性で無いことを始めて知りました。これをもとに調整/設定してみたいと思います。

つくばにサイバーダインスタジオがオープン

TX「研究学園駅」近くに北関東最大のショッピングセンターイーアスつくばが10/3１オープンした。
その中に、私たちが興味のあるロボット関連のサイバーダインスタジオが同時にオープンした。
キャッチフレーズは
ロボットスーツ「HAL（ハル）」で世界的に注目を集める、CYBERDYNE（サイバーダイン）が、日々進化する未来テクノロジー拠点をプロデュース。
次世代を担う子供たち、知的好奇心にあふれる大人たちに向けて、研究開発を進めるロボットをはじめとした各種テクノロジーや、新しい研究分野である「サイバニクス技術」（人、機械、情報系の複合融合分野）を公開、展示します。
来場者の皆様には、ゲスト・リサーチャーとしてご登録いただき、最前線の現場の体験ツアーへと招待します。
皆様を“未来開拓者”へと進化させる情報発信基地。
とあります。
電子工作のフロア－もある様なので、ちょっと入場料は高いのですが、そのうち孫を連れて行きたいと思っています。自宅からは車で30分位のところに有りますが、自宅は、未だに、のどかな田園地帯です。