榛名颪のブログ一覧

ま、人生の悩みではなく、あくまで趣味の車いじりの上での悩みです。
昨日の整備手帳の記事で公開した「”ナイショ”灯火システム（PWM方式調光回路付き）回路案」での悩みです。


ポジション点灯時と消灯時それぞれについて事前に設定したPWMのパルス幅（デューティ比）を、ポジションのオン／オフに連動してリレーで自動切換えできるように考えてみたのですが、リレーがNCからNO側に切り替わる際にできる極短時間の「無接点状態」の時に、コンパレータの2ch側のIN+が電気的に浮いてしまうことで何か問題がおきないだろうか・・・と。
コンパレータって一種のオペアンプだと聞いたのですが、その入力端子（の片側）が浮いちゃうと、きっとノイズが入ってくると思うんですよね。
そうすると、コンパレータであるLM393って、その後も誤動作なく動いてくれるんだろうか・・・。
聞きかじりまるだしの”門前の小僧”脳みそで考えると、入力側にもプルアップ抵抗かプルダウン抵抗を付けたほうが良いのだろうか？？？
そうすると、入力には元々はデューティ比を決めるための抵抗や半固定抵抗を付けているので、リレーが接点メイクした際に、これらの抵抗と並列関係にあるプルアップ（あるいはプルダウン）抵抗が干渉しあわないのだろうか？
例えばプルアップ抵抗に1MΩなどの大きな抵抗を用いれば、並列つなぎなので、デューティ比を決める抵抗に対して十分に無視できると思われるけど、はたして1MΩがプルアップ抵抗としての意味を成してくれるのか？？？
例えば下記の回路図のR10のような抵抗は、上記の目的に対して意味を成すのだろうか？？？


マジで悩みがグルグルと脳みそを回っちゃって、答えが出ませぬ＠＠

あとはブレッドボードの上で、壊すつもりで実験してみるかだねぇ・・・

昨晩は、妻と近所で外食をしまして、その間に追加注文していたCRDの不在通知が投函されてました。
しかた無いので、今日は早起きをして、宅配業者の営業所まで引き取りに行ってきました。

・・・ポカポカと日差しが暖かいなぁ・・・
・・・紅葉を観に行っちゃおうかな・・・
・・・ついでに朝ごはんも・・・

ということで、そのまま片道60kmを走り、気が付けばいつもの「道の駅　川場田園プラザ」へ。
ここのおにぎり屋さん「かわばんち」のおにぎりがお目当てです。
今回は「麺屋　川匠」の角煮ラーメンは食べません・・・

緊急事態宣言も全国的に解除になって久しく、川場もいつもの賑わいを取り戻してました。
駐車場が軒並み満車です・・・


おにぎり屋さんもちょっとだけ並びました（汗
おにぎりは握りたてをその場でいただきます。
3個＋味噌汁付きのセットにしました。


おにぎりは、「さんしょう」


と、「かぐら味噌」「高菜」


の３種類を選びました。
ちなみに、お米が美味しいので、初見さんは具が入っていない塩（塩にぎり）がお薦めです。
「さんしょう」は山椒の葉が刻んでまぶしてあり、山椒の実は入っていません。
従って、あの実の山椒特有の舌がしびれるような感触は無く、青葉を食べてるような臭いや風味。でも、大量に入ってるわけでは無いので、爽やかです。
ふーん、アゲハの幼虫はこういう味のものを食べてるのか・・・（ｵｲｵｲ


次に「かぐら味噌」。
おにぎりの外側（海苔の下）にちょっとピリ辛の神楽味噌が塗ってあり、中にはきゅうりの漬物。
もう白米と合い過ぎで反則に近い取り合わせです。


最後が「高菜」。
もう定番の具材ですね。
先ほどのかぐら味噌が反則に近い取り合わせなら、こちらの取り合わせは既に凶器ですね。
理性を失ったら、永久に食べていられそうです（ｵｲｵｲ


これらのおにぎりを暖かい味噌汁とともに、紅葉でモザイクになっている周りの山々を眺めながら屋外でいただきました。
気温は13℃。　体の真ん中がホカホカです^^

この後に同じ道の駅内の「カワバプレミア」でアップルパイを2つ。そして「ミート工房」でチョリソーを買って帰りました。
妻へのお土産、兼、「今日はナイショでラーメン食べてないよ」の気持ちを込めて（汗
このアップルパイもソーセージも美味しいのです。
あと、今日は買えなかったけど「田園プラザベーカリー」の「ふわとろ食パン」も美味しいですよ。こちらは「王様のブランチ」などのテレビ番組で紹介されて有名になっちゃって、朝一番に並ばないと焼きたてが買えなくなっちゃいましたが・・・。

以前、「５つのリレーを順次切り替えていく」という回路を検討しましたが、今回、それを応用した「非常停車時衝突防止警告灯」の回路案を作りました。

元々、大陸製の汎用テールランプテープ（長さ1m）を買ってありまして、そいつというのが、

〇　ブレーキランプモード　・・・・全体が強点灯する。
〇　テールランプモード　・・・・・強点灯部が流れながら、全体で点滅する。
〇　左右ターンランプモード　・・・シーケンシャルウインカーのように、全長で流れる。
〇　ハザードランプモード　・・・・テープ中央から左右に流れる。

というもので、赤一色でありながら点灯パターンが極めて派手なのです。
さすがに本来の用途で車に付ける必要性も勇気も無かったのですが、例えば高速道の路肩などでの非常停車時に、全開にしたバックドアの縁でこいつが上記の点灯パターンを10秒間隔ぐらいで順次繰り返していたら、三角停止板なんかよりも相当目立つんじゃないか・・・と考えました。

あくまで非常用の警告灯として使うため、車両のブレーキランプやウインカーには繋がず、リレーの切り替えによってテールランプテープの入力線への電力供給をコントロールしたいと考えていました。
しかし、市販でそんな都合の良いリレー切り替え回路があるわけも無く、だったら自分の電子工作の勉強がてら自作しちゃえ！・・・というのが、元々の発端だったわけです。

今回、車両との結線も含めた全体回路案を策定しました。
今後手直しが出るかもしれませんが、基本路線としてはこの回路図をもとに部品調達や回路製作をしていきます。・・・というか、既にこの回路の8割がた完成しているのですが(^^;



一部まだ手配中の部品が届き次第、車両への搭載作業に入ります。
そしたらまた、パーツレビューや整備手帳で詳報を公開したいと思います。

・・・完成した暁には、また妻に「どこの工事現場だ？」と言われてしまうでしょうね（大汗

１日の締めくくりが、基板を削る作業だったりする^^
ひたすらカッターが走る「シャリシャリ」という音だけを聞きながら、何も考えずひたすら単純作業に没頭する。
（母方の親戚がとある場所で蔵元をやってるし、飲めばソコソコ飲めますが）家で晩酌をする習慣も無く、16年前にタバコもやめ、（麻雀を含め）いわゆるギャンブルは一切やらない「つまらん男」でございますが、なんかこの単純作業に没頭するのが一番くつろぐのよ^^



あ、バリは紙やすりで削っとこ。

確か、以前も同じような記事を書いたような覚えもあるけれど、自分でも忘れちゃうので、たまに知識の反芻をいたします。

題して「LEDは何個まで直列に繋げられるか？」

要は、LED点灯回路を作る際の電流制限抵抗などなどの考え方のおさらいです。

以下、複数個の赤色LED（※）を直列繋ぎして、車の電源（電圧変動範囲：11.5～14.4Vとする）で点灯させる場合を考えてみます。
※　題材としては
　　　順方向降下電圧Vf＝2.1V
　　　順方向電流If=18mA
　　の発光ダイオードを使うとします。


＜LEDの基本的な性質＞
・LEDのVfは、発光色にある程度依存し、
　　赤外線LED：1.2Vくらい
　　赤・橙・黄・緑LED：2.1Vくらい
　　白・青LED：3.5Vくらい
　　紫外線LED：4.5～6V
　です。
　LEDはVfを超える電圧をかけないと発光しません。
・LEDのIfは、発光色が同色でもLEDの大きさや出力によって異なります。
　しかし、直径が3～5mmの砲弾型LEDならおおよそ15～20mAくらいです。
　LEDはIfより小さすぎる電流では発光しません。（発光しても暗い）
　大きすぎる電流では寿命が短くなり、最悪、瞬間的に光って燃えて破壊されます。
・LEDは多くの場合、電圧で壊れるのではなく、電流の流し過ぎで壊れます。

＜定電流ダイオード（CRD）の基本的な性質＞
・定電流ダイオード（CRD）は、流れる電流をある決まった値（「ピンチオフ電流」と呼ばれる）以下に抑える働きを持つダイオードです。
・定電流ダイオード（CRD）は、電源電圧のうち約5Vを自分自身で食います。
　電源電圧からその電圧を差し引いた残りの電圧がLEDに割り当てられる電圧になります。

＜電流制限抵抗方式の回路によってLEDを発光させる場合＞
この方式は、単純にオームの法則　E（V）=I（A）×R（Ω）の関係性を使って、LEDに流れる電流を制御するものです。
①　まず電源電圧下限11.5Vでの計算。
　　直列で繋げられるLEDの数：
　　　　11.5V÷2.1V＝5.476　・・・Max5個まで点灯可。
　　LEDに18mAを流したい場合の電流制限用の抵抗値：
　　　　（11.5V÷2.1V－5）÷18mA＝26.4Ω
　　　　　　　　　　　　　　　・・・市販の抵抗器で近い抵抗値のものは27Ω。
②　①の回路のまま電源電圧が上限14.4Vまで変動すると、LEDに流れる電流はどうなるでしょう？
　　　　（14.4V－2.1V×5）÷27Ω＝144mA
　　LEDにIf＝18mAをはるかに超える144mAの電流が流れ、LEDが壊れます。
　　最悪LEDが燃えます。（燃やしたLED数知れず・・・）
③　従って、電源電圧が11.5V～14.4Vの範囲のどこであっても、流れる電流がIfを超えない（あるいは百歩譲って、「大きくは超えない」）抵抗値とLEDの数が望ましいです。
④　「電源電圧」、「抵抗値」、「LEDの数」の３パラメータを変化させて最適解を探ることになりますが、結果を先に書くと
　　　抵抗値を330Ωとします。・・・330Ωの抵抗器は普通に市販されています。
　　　直列に繋ぐLEDの数は3個とします。
④-1　電源電圧下限11.5Vの場合にLEDに流れる電流の検算。
　　　　（11.5V－2.1V×3）÷330Ω＝15.8mA
④-2　電源電圧上限14.4Vの場合にLEDに流れる電流の検算。
　　　　（14.4V－2.1V×3）÷330Ω＝24.5mA
　　以上のように、LEDのIfに対して、低い側の電圧では電流がやや小さめになり、高い側の電圧ではやや大きめの電流になりますが、LEDの寿命への影響はあまり無い程度と見なせます。

＜定電流ダイオード（CRD）方式の回路によってLEDを発光させる場合＞
この方式は、定電流ダイオード（CRD）を用いて、LEDに流れる電流を制御するものです。
①　まず電源電圧下限11.5Vでの計算。
　　直列で繋げられるLEDの数：
　　　　（11.5V-5V）÷2.1V＝3.095　・・・Max3個まで点灯可。
　　　LEDに流れる電流は、E-183というCRDを使えばMax18mAとなります。
②　①の回路のまま電源電圧が上限14.4Vまで変動すると、LEDに流れる電流はどうなるでしょう？
　　　LEDに流れる電流は、E-183というCRDを使えばMax18mAとなり、電源電圧変動の影響を受けません。
　　　（厳密には、車の電源電圧変動の範囲なら影響を受けませんが、数Vまで落ちると流石に電流値も落ち、逆に最高使用電圧（E-183の場合は25V）を超えるとCRDが破壊されます）
　　　したがって、（現実の車では無理ですが）電源電圧を14.4Vでキープできるなら
　　　直列で繋げられるLEDの数：
　　　　（14.4V-5V）÷2.1V＝4.476　・・・4個まで直列に繋げられます。

＜電流制限抵抗方式と定電流ダイオード方式の一長一短＞
電流制限抵抗は普通の抵抗なので、1個10円くらい。
CRDは1個40円くらい。
繋げるLEDのVfやIf、その車の電源電圧の変動幅等々、いろいろな要素があるため、電流制限抵抗を使う方法とCRDを使う方法のどちらが優れているかは一概には言えません。
　LEDが故障した場合の交換が容易だったり、安く上げたいなら、電流制限抵抗方式が有利。（車のルームランプなどの純正車載回路などがコストを抑えている良い例。）
　LEDが故障した場合の交換が難しかったり、車の電源変動幅が大きいのなら、CRD方式が有利。
どちらの方法も、電流を制限するために余剰の電力を熱に変えているため、エネルギー効率は”ドングリの背比べ”になります。

＜余談＞
以上のように、発光色によってVfが異なるため、違う色へのLED打ち換えを行う場合は、電流制限抵抗も併せて打ち換える必要があるケースもあり得ます。
例えば橙→青への打ち換えの場合、Vfが約1.5倍になるので、電流制限抵抗がそのままだと、LEDへ分配される電圧あるいは電流が不足して点灯しないLEDが発生する可能性があります。
「打ち換えたらLEDが点灯しなくなった！」という場合は、Vfや電流制限抵抗のことも疑うべし・・・です。