【ｂＢと電子工作】 ドア開けてライトＯＮになる不具合もブザーで調査

ずっと解明できてない問題。

 

 

問題があるのは赤い部分。

　

消灯状態からドアを開けた際に点灯し、消灯時遅延(点灯継続ではない)時間だけしかＬＥＤが点灯していないので恐らくここに原因があると思う。そしてＬＥＤの点灯だけでは発見し難いので余ってるゲートを使い点灯の瞬間にブザーが鳴る様にした。

　

これで症状が出る傾向を掴む手掛かりを探してみる。

 

 

 

【ｂＢと電子工作】 電圧計回路と前回回路図の間違いを修正

自動化した電圧計の回路がきちんと機能していない。（・・；

 

電圧計に流れるＡＣＣ電流はスターターを回す時には切断されて表示されなくなってしまうので、常時電源を主電源としてＡＣＣの入力で起動、ＡＣＣが切れた場合に備えて主電源流入の遅延回路を付けたのに何故かスターターを回す時に電圧計が消えた。それはつまりＡＣＣから来るのが＋だけでなく、マイナスが来る事を示している。なので補助灯の遅延と同じくダイオードを挟む事にした。

　

左中段のＫｅｙＯＮが起動用電源。これをＡＣＣで使ったらＯＦＦの時にはマイナスと繋がっていたらしく、ダイオードが入っていない状態では即時電気が抜けて電圧計も消えていた。

それと前回の間違いは回路図中央の青い１０ｋ表示の抵抗。前回は３３０ｋと表記されていたが、それでは絶対にＯＮにならない。

 

 

 

【ｂＢと電子工作】 車速感知型補助灯自動制御回路 消費電力１ｍＡ以下

タイトルにある１ｍＡ以下の文言はあくまでも回路に限定した電力です。
　ｄ（・ｖ・

 

　

レギュレーター、ＬＥＤ補助灯と電圧計自体、パルス生成用７４ＨＣ１４周辺、動作確認用ＬＥＤは消費電力として計算に含まれません。

 

前回記事の続き的に今回はＬＥＤライト点灯自動制御回路の方にNJU7002Dコンパレータを使った机上実験では成功しているのでこちらの回路の消費電流を測ってみたら待機時２０μＡ、点灯時３０μＡで、タイマーが作動する移動→停止からのタイマー完了までに３０μＡから電流が上昇し続けて最終的に９８０μＡ付近になり、直後一気に待機電流まで減少します。

　
　＊図中央の３３０ｋ固定抵抗器は１０ｋの間違いです。

前回の自動電圧計作動回路？でも触れましたがこちらは２０μＡ以下なので、両方の制御回路だけを見たら合計しても１ｍＡ未満になります。これは最初から目標にしていた低消費回路であり、途中で目標となった待機時１ｍＡ以下を大きく上回る成果と言えます。当初はＰＩＣで制御しようと思っていましたがＰＩＣでは５Ｖ動作になる為どうしても電圧変換が必要になり、この点からもＰＩＣ自体は数μＡでも変換で１ｍＡを超えてしまうので結果的には勉強だけのつもりだった４０１１からの流れでロジックＩＣを選んで良かったと思います。（・ｖ・

とは言えど、まだ机上実験でしかなく過去には実車搭載で不調を起こしてＩＣが壊れていたなんて事もあったので気を引き締めて実車試験しないといけません。現在車に載っている実験回路はたまにですが未だにドアを開けるときにライトが点灯する症状が出ているのでこれも解決しないといけません。

何にせよもう直ぐ出来るかな？なんて考えていたけど、きちんとした形になるのはまだまだ先の様です。ｗ

 

 

 

 

【ｂＢと電子工作】 低消費コンパレータを手に入れてたので電圧計も自動化する

４５８４だけでも出来る補助灯自動点灯制御回路なんですが電圧計も一緒に組み付けるのでそちらを考えていたところで低消費コンパレータを入手したのを思い出した。このコンパレータＪＲＣのＮＪＵ７００２Ｄを補助灯制御の５Ｖパルス→車両電源電圧変換に使うのを目的に仕入れた物です。信号の目減りもほぼ無いに等しく、しかも常時稼働でバッテリーの消費を気にする必要が無いレベルの消費電力がたまらない。

 

とりあえず今回のお題、電圧計の実回路と回路図を。

　

　

青い範囲は未着手で、今回は左下にある電圧計の回路図を考えていました。前回の方式だとＡＣＣとＢＡＴＴのどちらを電源にするか切り替え式にしたのは良いけど、消し忘れが発生してリレーと電圧計合わせて３０ｍＡくらい消費していたので、仕様変更してＡＣＣ電源ＯＦＦでも電圧計が消えるのを数秒間遅延する事でスターター使用時でも電圧計が見える様にしました。

そして搭載するデジタル電圧計は常時１４ｍＡ弱消費しています。今回のコンパレータはレールtoレールのフルスイングで性能が良い割に、１回路あたり十数μＡクラスの低消費ＩＣなのと出力もそれに伴い最大１０μＡ程度までとあったので、その半分の５μＡくらいの出力で電圧計を使えなければなりません。直接電圧計に繋げば壊れるので７００２を組む前に計算と実験をしました。

コンパレータの出力先に電流増幅用のトランジスタを接続するには電流を制限しないといけません。１２Ｖで計算したら２.４ＭΩ、１４Ｖなら２.８ＭΩ。なので設計中は自動車用バッテリーで１２.５Ｖ前後で２.３３Ｍ(1M + 1M + 330k)でブレッドボード上で組み付け、トランジスタ１つをつないで電流を測定したところ、予想の倍程度流れてます。そこで最初から予定されていた２段目のトランジスタを追加して計測したら２Ｍでも充分な５.１μＡになりました。２ＳＣ１８１５だと１段では電圧計に必要な電流まで２桁足らず、しわ寄せがベース電流に発生していた訳です。

計測した結果はこちら。

　環境温度　２１度
　電源電圧　１２.４１Ｖ
　ＡＣＣ電源ＯＦＦ時　１７.５μＡ
　作動時全体消費電流　１６ｍＡ以下
　　┣ ７００２出力　５.１μＡ
　　┗ 電圧計への出力電圧　電源電圧 ー０.６Ｖ
　

これなら補助灯制御回路を含めても待機状態で１ｍＡ未満になりますね。非常に単純な回路なので電圧変動が静的なバッテリー単体での動作確認なのでこんな簡単な回路ですが、実際に組み立てる際は１ＭΩ抵抗を多用しているのでノイズに弱いと思われ、電源由来ノイズの対策が必要になると思います。それにはコンデンサだけでなくインダクタも勉強してみたいところ。それと電圧が０.６Ｖ降下していますが、これは現状で回路に手を加えるよりも電圧計に調整用ＶＲがあるのでそちらで調整した方が良いかも。前回完成した電圧計回路でも確認していますがバッテリー電圧よりも車内配線から取り出す電源の方が０.２Ｖ程度電圧降下しているので＋０.８Ｖで表示する様に調整が必要になります。しかしあまり大きくＶＲを振ると、電圧計の表示が００.０Ｖになってしまうので微妙に注意が必要で、場合によっては前回同様許容するかトランジスタと電圧計の間にメカニカルリレーを入れる必要があるかもしれませんね。（・ｖ・；

 

 

 

【ｂＢと電子工作】 ４０１１のシュミットトリガー版４０９３を使う

前回までの７４ＨＣ１４の１８Ｖ版４５８４を使った回路の開発は一旦終えて、今度は以前挫折した４０１１のシュミットトリガー版４０９３で作ろうと思いました。

 

うろ覚えの以前の４０１１を使った回路ってどんなのだったか思い出しながら組んでみたけど良く思い出せない。とりあえずエッジ検出しようと適当に今までの回路と同じ感覚で組んだら良く分からない結果に。ｗ

　

上図ではＶＲの境界スレスレな調整で強い出力が発生してます。２つの電解コンデンサーはテスト時の物で実際は最初の１つで十分。右上〇は電圧測定ポイントで、当然ながらＬＥＤ使えば電圧変化もそれなりに。ちなみにこの図は模式図なので実際とは違ってます。

シュミットトリガーなので特性が変わってしまい、ほんと良く分からない代物になったので一旦リセット。ｗ

 

 

 

【ｂＢと電子工作】 別の自動点灯回路を作った

前回の回路を実車実験中でしたが駆動部のトランジスタのベース電流に抵抗入れなくて大丈夫か？ってのがありましたが、こちらのは特に問題は無かった模様。

 

そして実験中の回路とは別の新規回路を作る。

　

この写真ではベースに１ｋΩの抵抗が挟んであるけど実験で問題無いのを確認しました。んで、現在はこちらの回路図の状態になってます。

　

この回路で電流を計測したところ、以下の結果になった。

　待機電流：　０.７ｍＡ以下
　点灯時電流：　１.５～４.５ｍＡ

点灯時電流は点灯初期に１.５ｍＡで、消灯タイマーのキャパシタ充電量が減る毎に緩やかに増加して、３.８６ｍＡを過ぎると急速に電流が増えて２秒以内に４.５ｍＡに達した後タイマーが切れ、１ｍＡ前後になった後緩やかに待機電流へと近付く。この数値にはＬＥＤ照明と電圧計回路を含めていない。ＬＥＤ照明を含めた場合は８０ｍＡ未満となった。

今回の回路制作の目安の１つにあった待機時の消費電流が１ｍＡ未満と言う項目をクリアしているので、これはこれで一応の完成としておきます。が、パルス入力後の２つの１Ｍ抵抗は１００ｋへ変更しないとちょっとした電圧変動ノイズでパルスとして拾ってしまう。１００ｋならこの数値とほぼ変わらないが、実車でより深刻な場合は４７ｋ、３３ｋなどへ変更する必要性もあるかもしれない。そうなると待機電流が増え１ｍＡを超える可能性が出て来る。

シュミットトリガーインバータをベースに組んだけど、次回の試作回路はインバータゲートよりも簡単な回路になりそうな２入力４回路入りＮＡＮＤゲートの４０１１４０９３を使いたいと思います。こちらの方が部品点数や回路自体を簡素化出来そうな気がするので。ｗ

 

 

 

【ｂＢ】 １４ｋｍ/Ｌ辺りを維持

ここ最近暖機運転しないで移動する直前にエンジン始動する様にしました。（・・

 

まあ長時間のアイドリングはブローバイガスをきちんと燃焼しきれずに燃焼室内にスラッジやカーボンとして張り付けてしまうのですが。私のｂＢも４番の燃焼室だけ妙にカーボンが溜まってるのは以前から気付いてましたけど。そんな訳で例の燃焼室のカーボン除去用ガソリン添加剤も効果が出にくかったんじゃないかと。ｗ

んで暖機や駐車場など駐車時のアイドリングなど一切やめた結果、いつもなら８ｋｍ/Ｌとか普通だったのが一気に１４ｋｍ/Ｌ安定になったと。まあ近所のスーパーへの買い出しが主なんでエンジンが暖まるかどうかってくらいの距離だから長距離走ったら普通にもっと伸びるのは日光沼田前橋周りした時の１７ｋｍ/Ｌ以上ってアレでわかるので。

とは言え、これから夏場になればＡ/Ｃ回しっ放しになる可能性も無きにしも非ず。ｗ

 

 

 

【ｂＢと電子工作】 補助灯火自動点灯回路 そろそろ良さそうな感じに

秋月発注から到着した部品で一気に完成へと進みそうな予感。（・ｖ・

 

 

今回はこんな感じ。

　

 

５Ｖパルスを１２Ｖに変換する

机上実験ではパルスは５Ｖ、受けた４５８４では１２Ｖでパルスを出力しているので以前問題となっていた電圧変換は呆気無くクリアした。

 

①では５Ｖのパルスが１２Ｖになって反転しただけなので、回転しているのかどうかを知るにはエッジ検出が必要になります。今回は次段ゲート用にプルアップしているので＋からーに切り替わる際の立下り（ネガティブエッジ）検出となっており、反転しているパルスを元に戻しているので５Ｖの車両側パルスから見ると立ち上がり検出になります。検出で波形にスパイクが出るので次のゲートを通して成形と電流量を補強します。

②になると、その後にあるダイオードの影響か瞬間的に３０Ｖを超えた値を観測していましたが、机上実験では特に問題が出ていなかったので実車実験してみたがオプション扱いのＬＥＤ②③が潰れた。なのでダイオードの前に１ＭΩを挟んでみたけど今回も机上実験では特には変化は見られない。今日は遅いので実車実験はまた後日。

ダイオードの後のＲとＣがある辺り。ＲはＣに対して何回のパルスでＯＮにするかの調整用になる。Ｃはパルス消失後の消灯遅延時間を決定するが右隣の１Ｍ抵抗があるのでＣの容量(uF)が凡そそのまま秒数に変換できる筈。んで図左下に実測値を置いときます。ここまでが制御回路。

 

その後ろではゲートを２度通過させてＬＥＤ駆動回路へ信号を供給。ここではＣによりなだらかな光量の低下を促している。先の記事にあったヒューズ管はエミッタ接地回路の電源側で使われる。出力②の先には電圧と電流が制限された負荷が接続されているのでベース電流に気を使う気も無い。

 

そして修正を加え、一旦整理した回路。

　

前回に比べて格段に整理できてまとまりがある。何より１Ｍ抵抗の入手とＬＥＤを使い易いパッケージにしたのが大きい。（・・

右上ＬＥＤがＰＧ、中央左がエッジ検出用、その下が制御回路の出力、左がＬＥＤ駆動部の出力状態を確認するインジケータになってます。ＰＧは一定した点滅を繰り返しているだけで、机上実験ではパルス源として利用、実車実験では電源確認用。中央はエッジを検知するとフラッシュする様に光る。制御部出力ＬＥＤはスイッチＯＮ・ＯＦＦの切り替えなので単純に消灯するまでの時間を管理しています。そして左は点灯時にスイッチによる点灯よりも柔らかな電流の流れを生み出し、消える時もじんわりとゆっくり消えるけどついでにノイズ低減効果になってると良いなと。

ちなみにこの回路、眠気に襲われる中、眠る前に明日の準備として遊んでるゲートをＶＤＤで固定しようとしたのが運の尽き。翌日中央下の赤いジャンパ辺りががトンデモナイ事になってるのに気付かず１２Ｖ印加して敢え無く７４ＨＣ１４と５Ｖレギュレータがお亡くなりになりました。このままでは手持ちが無くなる。ｗ

 

こちらはパッケージ化した実験用ＬＥＤ。どうせならと４つまとめて作った。

　

ＬＥＤにダイオードを付けてるのは逆電流保護用。ＬＥＤだけでは耐性低いっぽいので。そして１Ｋ抵抗で２４Ｖも対応できる。これを１つにした事でブレッドボード上がサッパリした。例えば上の写真でもゲートの入力と出力を繋ぐ形で接続しておけば、それだけでＯＮ・ＯＦＦが判る。極めて有能便利。

 

　～翌日

 

実車実験してみた。（・ｖ・

Ｃのキャパシタは遅延が確認出来れば良いだけなので２２μＦと１０μＦを使う。その結果、ＬＥＤが潰れる事も無く(それが普通ｗ)無事望んだ通りの結果を得られた。後は暫く繋げっ放しで問題が出ないかを検証する事になる。制御回路は確定って事で、周辺の細かな設定(パネル・ケース選定、遅延時間、スイッチ類、インジケータの選定、電圧計との兼ね合いなど)をしないと。

 

うーん、ここまで長かった。やっとあのヘッドランプを取り付け出来るのか。とか思いながらも開発を進めて行くと現状未知の追加要素もありありなので、このまますんなりと組付けに繋がるとは思えない。ｗ

　

 

 

 

【ｂＢと電子工作】 新しいＩＣで回路を考えてみたが不調？

秋月から取り寄せた新しいＣＭＯＳ－ＩＣの４５８４で組んでみる。

 

 

４５８４は７４ＨＣ１４の～１８Ｖ版であり、しかもＣＭＯＳなので消費電流が非常に少ない。ついでにもしかしてこれで行けるか？とやってみたらハマったのもある。それはオーディオと同じ感じに取り廻してたり、他にもチョイチョイ手を入れてある。

　

左から、ノイズ対策チャンネルさんの動画を見て意味が解ったダンピング抵抗をメーター裏から引き出す配線のメーター寄りに設置。ただし抵抗値は動画内の値よりもずっと大きくオシロスコープが欲しくなる。ｗ（電気的な波を記録表示するなら音声編集ソフトなどが代用できるが今のところＰＣに繋ぐプローブの規格が良く解らん）

最初のコンデンサは例のフィルタで、その後ろの分圧抵抗に挟み大体６Ｖを基準に、突入電流の関係で上下５Ｖ＋α程度振れるのでトランジスタやコンパレータを使わなくても次段のスレッショルドを両方越えられると判った。ってかこの形式がコンパレータの原型なのでは？ｗ

そしてシュミットトリガーを経由して波形を成形。

次のコンデンサーと抵抗は例の立下り検出フィルター。

次、タイマーキャパシタへの充電速度調整用の抵抗器に流れる電流を極力安定化させる為に都度ゲートで補強する。当然電解コンデンサの容量にもよるが何気に使い難い。この辺りは以前もやってあるので勘所！？は大丈夫。（計算しろｗ）

トランジスタを経由した先、計算上では今回入手した１ＭΩ抵抗器で並べて使う事でキャパシタのμＦ表記がそのまま秒数に変換出来る筈だった。しかし現実はベース抵抗をゼロにしてもキャパシタが９～１０Ｖ付近で留まりバッテリー電圧まで上がらない＝時間が短い。これはＩＣを４０１１に変えても同じ症状。恐らくパルスの信号幅が充電するには足りないのだろうと、立下り検出直後に電解コンデンサを直列に入れてみる。すると数回のパルスで１０Ｖ付近に達した後、パルス毎に０.０５Ｖくらいずつ上昇するのが判った。そのまま数分放置するとパルスをカットしてもタイマー時間を過ぎても戻って来ない。プルアップ抵抗があるんだから当たり前か。ｗ　もしかしたらトランジスタを使わなくてもこっちでＣＲ回路作れば良いんじゃないだろうか？　要研究である。（・ｖ・

 

とりあえず今回の回路はこの記事作るまでは不明な失敗かと思われたが、また新たな発見があったのは面白い。狙った結果に繋がる省パーツ省電力化は正に願ったり叶ったりなのでもっと突き詰めて行こうと思う。

 

 

 

【ｂＢと電子工作】 修正版 車速パルス５Ｖ受け１２Ｖ出し回路

秋月から送られてきた新しいパッケージの固定抵抗器は何気にズッシリとした重量感があった。（・・；

 

 

さてさてこちら、前回の回路を修正しました。（・・
主にコンパレータでパルスと基準電圧を受ける端子を逆にしてＯＮ・ＯＦＦ逆転したのと、入力パルスとコンパレータの間に１０ｋΩ抵抗器を挟みましたがセキュリティも絡めて常時稼働する前提の回路なのでキーＯＦＦした際のパルス消失時にも可能な限り消費電流を抑えたいところ。出来上がった回路はどんな感じかな？

　

写真左側ＩＣ周りが今回扱う回路で、右ＩＣ周りは５Ｖパルス生成してるだけ。↓Ｒｅｄは赤いＬＥＤで単純にパルスを受け取っているかの確認用。Ｂｌｕｅは青色ＬＥＤでアクティブエッジ検出した場合に一瞬だけ光る。

 

　　プラス基準　 前回の回路
　

　　マイナス基準　 今回の回路
　

前回の回路だと電源が入った時点でコンパレータの出力がＶＤＤだったので入力側の＋入力と－入力を入れ替えました。しかしそれだけでは出力に反応が無くて疑問に感じながらも、もしかして＋入力側の電圧低過ぎるんじゃ？と思って１００ｋ抵抗をＶＤＤに繋いでみたら案の定正常に動作しました。最低電圧があるのかな？

パルスに対して直接プルアップしたのが良いのか悪いのかは判らないけど、パルスジェネレータの７４ＨＣ１４の端子で見ると０～５Ｖ丁度で変動があるように見えない。そして１０ｋ抵抗を介してコンパレータ側の＋端子では１.１３～５.６６Ｖだった。

ついでに＋ー入力端子を入れ替えた場合の消費電流の違いを示す。
　＋側を基準電圧にした場合：　３.９２～２.０７ｍＡ
　－側を基準電圧にした場合：　４.０６～２.１５ｍＡ
この場合＋では低い方が、－側では高い方がキーＯＦＦ時に相当する。なのでコンパレータを実車の回路に採用するなら＋基準にするのが良い。

それと起動時のスパイクだけど、これはｂＢのコンピューターから出てるのではなく、こちらの回路の特性っぽい。ｗ　なので前の回路みたいに点灯ディレイで解決しよか。

 

その後、実車実験で＋基準の回路を取り付けてみたら、車速検知は問題無いもののドアを開けた時の一瞬の電圧低下が原因の様で、ＲｅｄとＢｌｕｅのＬＥＤが一瞬だけ光る。ｗ　以前はオーディオデッキのＵＳＢポートから５Ｖ電源を引いていたので何気に安定化されていたのか、それとも実験中(接続している間)はドアを開閉していなかったのは知らないが実験中に予期しない発光を見た事が無い。今回はバッテリー電圧を常時電源コードから取得しているので１２.５～１４Ｖ付近が入力されている訳で、この辺りも基準電圧の調整が必要っぽい。多分ＶＲで対処出来る、と思う。ｗ

 

 

　反省

今回の実験中にＩＣ２つ、７８０５ひとつが眠気の中の作業で破裂した。今まで直結だったバッテリーケーブルに０.５Ａのポリスイッチを取り付けた。実験用なのでポリスイッチでも良いけど、今開発している回路には付けたくない。理由は常時稼働品だとポリスイッチがトリップする場面が発生すると、回復したらまた直ぐトリップする状態が延々と続いてしまう可能性がある為だ。こんな時機械式のブレーカーがあると便利だなと思うけど小さなブレーカーはラジコン用でしか見た事が無いし、見たのも子供の頃で何十年前よ？と今もあるのか不明で、秋月電子通商さんでもネット通販のサイトを見る限り発見出来ない。つまり、車で常時稼働機器に使うなら実際の車と同じく普通に切れるヒューズ管使えって事になる。これが一番安全か。そしてこのヒューズだがこれまた眠気の不注意からマルチテスターの電流測定モード用ヒューズを飛ばしてしまい、今回の回路用に秋月で買ってあった０.２Ａ品を使う羽目に。私の人生で良くある、外来要素０％のまるで狙ったかの様なタイミングに吐き気が。ｗｗｗ

それと秋月電子通商に発注後の実験で新たにわかった事実から、「ああっ、これも注文しとけば良かったorz」と言える部品たち。
　・ＣＭＯＳ オペアンプ　　　これならそのまま採用したのに！ｗ
　・ピッキングアラーム　　　これも便利そう。しかも１００円！
　・チップトランジスタ　　　いつものＴｒを表面実装で代替。
　・シールドバッテリー　　　一番安いの。専用電源に使える。
もう予算は無いので暫く買えません。（＾ｗ＾；

 

 

 

　おまけ　

以前から気になっていた超高効率ＤＣＤＣのＭＩＮＭＡＸ　Ｍ７８ＡＲ０５-０.５(０.５Ａクラス)を購入して今使っているパルスジェネレータの電流値を測って普通の１Ａクラスレギュレータと比較してみた。

　

　

回路図上は負荷として使われたＰＧ。比較方法は下側赤枠の部品単体を交換するだけ。両キャパシタは積層セラミックコンデンサ０.１μＦ。

写真で書き込まれた数値は出力側のものだが僅かながら違いがある理由は不明。変換効率が出力側消費電流にも影響する？　入力側ではかなりの違いがある。このＭＩＮＭＡＸの製品では上の写真にある電流を作るのに６.３～５.３ｍＡを必要とするが、一般的な１Ａクラスの７８０５パッケージの製品では８.８～６.４ｍＡだったので確かに効率は良さそうだが１０倍程度高価だ。それにこの製品のデータシートをサラッと見た限りでは、出力側のコンデンサは不要っぽかった。計測に使った回路は写真の製品を入れ替えるだけの簡単な作業しかしてないので、専用に突き詰めたらもう少し効率も上がるのだろうか？　今後の回路は５Ｖ部品を持たない設計になる筈なのでこの部品を使わないが興味は尽きない。