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今日はModdoreのコントローラの中の部品たちを繋ぐ基板を作成しました。

この箱の中の部品配置図の

中の

この赤丸のところです。

これは、ユニバーサル基板に、部品間で信号を変換する機能と、+12Vとアースとを各部品に分配する機能をまとめた回路を実装するものです。

昨日ここまで作っていたので、今日はその続きです。


ここから、もう少し電子部品を載せて、

ひとまずここまで作りました。アース側はケーブルも付けましたが、+12V側はまだです。

回路図で言うと、この範囲。


かなり密に配置しないと入らないので、細かいところで配線をクロスさせたりしています。ルーペで見ないと作業できません。


基本的には事前に、考えたこの図の通りにハンダ付けしていくのですが、

この図のフォトカプラはサイズを間違えていて、実際はもっと小さかったので、多少配置に余裕が生まれました。


そこからさらに、+12V系も実装し、

ルーペ目視とテスターでしっかりチェックしてから、動作確認を行いました。

その様子がこちら。


電源を入れて少しした後にモーターを逆回転させるトリガー信号と、プッシュボタンを押した後デジタル遅延タイマーで待った後にモーターを順回転させるトリガー信号の両方ともに問題なく所望の波形が得られました。

特に、デジタル遅延タイマーの負荷出力(load)を共通アースにできなかったことから、フォトカプラで絶縁する回路にしたところも問題なく動きました。



次に、プッシュボタンを押した瞬間に音を鳴らしたいので、そこを実装します。
回路図で言うとここです。


ブザーがどんな感じで鳴るのかは鳴らしてみないとわからないので、まずはバラックで試します。


上の回路図だと、0.9秒くらい鳴ることになるのですが、もっと短い方がよさそうだったので、コンデンサ容量と抵抗値を変えて時間調整しました。

この図の黄色のコンデンサの容量と青の抵抗の抵抗値で、コンデンサに電荷が溜まる時間が決まります。

その時間でトランジスタがONになる時間が調整できるわけです。

いろいろ変えてみたのですが、思い切って20msくらいに短くするのがいい感じでした。コンデンサは1μFに、抵抗は10kΩにしました。

ブザー両端にプローブを付けて波形を見てみると、こういう感じです。

この表示モードだと、横軸の1divが50msなので20msくらいだけ電圧が上がっているのがわかるかと思います。

動画だとこんな感じです。

この動画では、横軸の1divを20msに変更しています。

これで良さそうなので、ブザー系もユニバーサル基板に実装しました。

コンデンサ容量を小さくした結果、電解コンデンサではなくなっています。


仮にプッシュボタンも繋いでみて、動作を確認しました。


その様子がこちら。


スイッチを押した瞬間だけ、「ピッ」とまあまあ大きな音がします。このプッシュボタンには並列でリモコンスイッチも付けるので、離れた場所で操作したときに、スイッチが入ったことをわかりやすくしたいのでした。

この後さらに、ヒューズソケットを付けたりして、この基板のハンダ付けは完了しました(写真ありません)。

いや〜、今日は細かい作業で結構大変でした。

《つづく》

今日は、中途半端だったコントローラボックス(の箱)を作りました。中身ではなく、ボックスそのものの方です。

増えた電気系部品を収めるため、箱は、同じフットプリントのままで高さを延長して塗装したところでした。


枠状の板を付けて延長したため、蓋を固定することができなくなっていたので、わかりやすく、これを外側に付けて固定することにしました。


取り付け位置を決めて、ポンチを打って、


ネジ止めしました。


ちょっとスペースが狭いので2mmのタッピングビスの先のニッパーで切り取って使っています。


反対側も。


蓋側にキャッチが付いたところで、現物合わせで反対側の位置を決めます。


1.5mmの穴を開けて、

同じタッピングビスで止めます。


これで蓋の固定が、できるようになりました。

完成後に蓋を開けることはほとんどないので、スプリングラッチ式の留具を使うこともないのですが、これが一番簡単に作れそうだったのでこうしました。

次に、箱の底、蓋の裏に加えて、部品を載せる3層目の板を作ります。まあ板を切るだけなんですけどね。

軟質塩ビ板が余っていたので、所望のサイズに切り出します。


縦に延長した箱の内側の四隅には、元々箱を固定する溜めのネジ穴のある柱があるので、

それをそのまま利用して板を載せることにします。

こんな感じですね。

まだ保護シートを剥がしていません。

サイズはこれでちょうどいいので、上と下の部品間を繋ぐケーブルを通す隙間を作っておきました。


これで装飾以外は箱は完成ですね。


肝心の中身の方ですが、今日のところはあまり進んでいません。今は、ユニバーサル基板に回路を実装中です。

部品を載せて、

これくらいまではハンダ付けしました。


まだ半分を少し超えたくらいですね。かなり細かい作業が続きます。やっているうちにスキルアップし、ハンダ付けが過去一でうまくなっている気がします（まだ全部付けてはいません）。

今日の作業は、こんなとこですね。

《つづく》

少し前に見つけていたのですが、355のオイルラインから、滲むようにオイルが漏れています。

2W程前に見つけたんですが、ガレージにオイルが垂れた跡があったんですよね。

そのときにどこから漏れているのか、デカめの鏡を床に敷いて、鏡越しに下から覗いて探しました。

これは、ダイソーで売っている一番デカいスタンドミラー(220円)です。これを敷いて覗き込むと、リフトアップやジャッキアップをしなくてもそこそこ奥の方まで見えます。

で、漏れている箇所を見つけたのが、ここです。

（鏡像を反転して下から直接覗いたような画像にしています）
これは、オイルクーラーの下側から、オイルリザーバタンクにオイルを戻すところのオイルホースです。

この図でいうと39番ですね。


このオイルホースの下側のカシメ部から漏れているようでした。ホースの上の方はオイルで濡れていなかったので、下側のカシメ部で間違いないでしょう。


そこから漏れたオイルが、その下にあるディフューザーに落ちて、さらにディフューザーから床に垂れてきているようでした。


なお、ここ以外に漏れているところは見当たりませんでした。

最初に床に垂れたオイルを見つけたのは、車に乗ってきて帰ってきたときでした。その後すぐに、垂れて来たことがすぐわかるようにペットシーツを敷いてちょこちょこ確認していました。


でも、その後3日間くらいはオイルが垂れて来なかったんですよね。とは言え、漏れていることは間違いないので、工場の予約はその間にしていました。
車に乗って高温のオイルを回すと、ホースがオイルで若干膨潤して、しばらくは漏れなくなるのでしょうか。冷えるとアルミパイプも熱収縮しますから、その後にカシメ部から漏れるのかも知れません。

その後、ちょこちょこ見るのはサボっていて、約2W経った昨日確認してみたのですが、やっぱりオイルが垂れていました。


そこで、昨日から改めてちょこちょこ見ています。やっぱり、じんわりと漏れています。

半日で数滴といったところでしょうか。先程見てみましたが、その後の2時間では1滴も垂れていませんでした。


さて、これくらいの漏れならば重篤な問題ではないかもしれませんが、もちろん修理するつもりです。ですが、新品純正品は使いません。というか、そもそも純正品はなさそうで、あってもただのパイプとホースのくせにウン十万円もする模様なのです。しかも製造が古い可能性があるものです。ゴム製品は使っていなくても劣化しますからね。

ちょっと探すと、Eurosparesでは互換品を売っています。が、

それも14万とかいうふざけた値段なのですよ。

オイルホースなんて、重機の油圧系などで腐る程使われています。オイルホース修理はごく普通に行われていることと思います。
両端のパイプ金具はそのまま使って、国産の高品質ホースを使ってカシメ直せば、純正品以上の高耐久品質で作れるに違いありません。

ということで、現在、いつもの修理工場さんと、ホース修理業者さんを調整中です。T-Westさんがやっているホース修理の実績があるそうなのですが、ネットで見つけた他の業者さんでやれないか調整をお願いしているところです。

まだ業者さんが決まっていませんが、修理が進みましたら、また追って書きます。

今日はリモートワークだったこともあり、いつになく朝の時間がたっぷりありました。中高年性の早朝覚醒との合わせ技で、8時の始業までの時間が潤沢にあったのです。
その時間を利用して、ちょっと動作確認や実験をしておりました。

まずは、タイトルとは関係ないのですが、先週土曜にちゃんと動作しなかったAC電源用のRfリモコンが早くも届いたのでテストしました。アリエクで"choice"に出ていたものがありまして、土曜に買い直したところ、わずか4日で届きました。超早くてびっくりです。


最初のものは、リモコンのスイッチを押すとその瞬間に一瞬だけAC電源がONになり、すぐに切れてしまっていました。

買い直したものを動かしてみたところ、今度は問題なく動きました。

その様子はこちら


ONとOFFを分離したスイッチとして使いたいので、Interlock(Latched)モードで学習(ペアリング)させました。


なお、他のモードもちゃんと動きました。やっぱり、最初のは初期不良だったようですね。なお、代金の返金はすでに済んでいます。ものは手元にそのままありますけどね。

中身のRfリモコンACリレー本体は、最初の不良品と新たに届いたものとでどう見ても同じに見えるのですが、入っている箱は違います。売っているメーカも全然別のところで、型番的な共通性もありません。

まあ、だからなんだというか、売っているメーカを気にしても仕方がない（実際にはどこで作っているかなんてからない）ので、気にしないことにします。


さて、タイトルに戻って、電源がONになったときにだけ、後段の回路に短時間だけのパルス信号を生成する回路(＝ワンショット回路)についてです。そこが気になっているので、その確認も行いました。

まずそもそも、ネットを調べて見つけたこのワンショット回路を参考に設計しています。

これを基にして、後段に繋ぐDPDTリレーがハイでONではなくローでONになる仕様だったため、出力を反転させる回路をさらに組み合わせたものです。

前のブログで示したModdore電気系全体の回路図では、たくさんの部品でその部分が埋もれてしまっているので、改めてその部分だけ切り出して描いてみました。こんな感じです。

元のワンショット回路の出力のところを、エミッタ接地にして出力を逆にしたようなものです。

と、ここまでは、すでにブログで前に書いた内容ですね（切り出した図以外）。

その後、この回路図を眺めていて、ちょっとこのままだとまずいんじゃないかと思い至っていました。順を追って説明します。

ネットにあった上の回路図には、時間を横軸にとったV1とV2とIの特性も説明されています。


スイッチを入れる前は0VだったV1が、スイッチを入れると瞬時に5Vになります。コンデンサは変化する電圧には追従する(高周波の電気は流す)ため、ほぼ同時にV2も5Vになります。V2はR2を介してアースに繋がっているため、コンデンサが充電されつつ(V1-V2間の電位差が増えつつ)、V2が0Vまで漸減していきます。
その間の電圧が高い期間を使って、トランジスタのスイッチング作用を利用しようという方法です。
これを見て、こういうふうに作ればいいのか、ほーなるほどと思ったわけです。

が、この説明には、その後にスイッチをオフにした場合のことが書かれていないのです。スイッチをオフにすると、コンデンサに溜まった電荷がR1とR2を流れて放電されることになるはずです。

そこのところを、私が考えた回路の方で、スイッチを入れたときから改めて考えてみました。

スイッチを入れてしばらくすると、コンデンサが充電され下の図のような平衡状態になるはずです。

この状態からスイッチをOFFにすると、

コンデンサに溜まっている電荷がこの矢印のようなループで放電されるはずです。この経路には同じ抵抗が2つあるので、ちょうど半分に分圧されて、それぞれの抵抗に瞬間的に6Vの電位差が生じることとなります。
これをトランジスタ側からみると、エミッタ側(矢印の先)がベース側(縦線に左から入るところ)よりも6V高い状況(逆電圧)になってしまいます。

一方で、トランジスタのデータシートによると、エミッタ・ベース間の逆方向の電圧は、5V以下にしなければならないようなのです。実際にはもっと高くても大丈夫らしいのですが、定格を超えるというのはあまりよろしくはないですね。

それでちょっと考えて、トランジスタの保護のため、ダイオードを入れればいいのではないかと思い付きました。こういう感じです。

ダイオードの逆電圧耐性は、文字通り桁違いに高いので、6V如きではまったく問題になりません。こうすればダイオードがガードしてくれるので、エミッタ・ベース間に逆電圧がかかることはないはずです(この考え方で合っているはず)。

と、ここまで考えて、改めてネットのワンショット回路を見ると、一番の違いは電源電圧が5Vしかないところですね。エミッタ・ベース間の逆方向の電圧は、2.5Vくらいにしかならないため、問題にしていないのだと思い直しました。問題にならないから、スイッチを切ったときの挙動のような余計なことは述べていないのでしょう。


ということで理屈上は良さそうなので、実際に回路を組んで試してみたいと思っていたのでした。それが今朝できたというわけです。

まずはスイッチのONとOFFでのコンデンサの先の電位変化を見てみました。


オシロスコープで見た結果がこれです。


左側のピークのところで電源ON(スイッチON)にしています。10.8Vくらいのピーク電圧を示していますね。
その後に真ん中を少し過ぎたあたりで、電圧OFF(スイッチOFF)にしました。そうすると、やはり-6Vの逆電位が生じています（一方で、電流が流れる経路の抵抗値が倍になる関係で、漸減時間は倍に延びています）。
6V程度ならば実際には大丈夫かも知れませんが、やはり保護した方が良さそうに思いますね。

次に、テスト目的でダイオード保護のない元々のトランジスタを繋いだこの回路の出力を確認してみました。

少々のテストならばそうそう壊れないでしょうし、もしも壊れてもトランジスタはいっぱい入手したので問題ありません。

これがその結果です。

スイッチを入れる前は、12Vが出力されていて、スイッチを入れた直後から0.9秒間くらい0Vに下がり、その後に12Vに戻っています。
電位変化の仕方も、0Vになっている時間(＝トランジスタをONにできるベース電位がある時間)も、思ったとおりの結果です。

次に、長く使うことを考えると保護回路を入れた方がいいと思うので、ダイオードを入れたこちらの回路の方も確認してみました。

なお、回路はワニ口クリップでこんな感じで組んでいます。


その結果がこちら。


ダイオードを入れない場合と似た結果ですが、0Vに下がる時間が0.8秒くらいに短くなっています。これは、ダイオードが0.5Vくらいの電位差を食ってしまうため、トランジスタがONになる電位がある時間が短くなるためですね。納得の結果です。

ちゃんと波形が確認できたし、これで問題なさそうです。

電気系全体の回路図の方も、ダイオードを入れた回路に修正しました。


ユニバーサル基板への部品実装配置も見直しました。

ダイオードが増えた分、さらにごちゃごちゃしてきましたね。
（あ゛絵のトランジスタの向きが180°間違ってる‥‥。）


これで作ればうまくいくかな。
なんかできそうな気がしてきた。


電気に詳しい人ならば、脊髄反射レベルでチョチョイと設計できる程度の話だと思いますが、私にとってはなかなか難しくて、結構考えました。高校物理レベルの個々の電子部品の基本原理と基本動作しか知らないので、組み合わせての挙動の知識が全然足りず、回路の定石を知らなさすぎるのです。

‥‥でも‥‥、電子工作を始めたての中学生になった気分で、電子工作も案外楽しいかも!?

一昨日、電気系の動作確認をしたところ、デジタル遅延タイマーの出力(load)のマイナス側をアースに落としてはいけないことがわかリました。どうすれば、電源系とはアイソレートしたまま、DPDTリレーの信号にloadを繋ぐことができるか、どうもモヤモヤ気になってしまうので、今日の仕事後に早速やり方を考えました。


まずは、そういう電子部品ってあったよなぁと思っていろいろ調べたところ、フォトカプラが使えそうです。

フォトカプラの説明は、例えば東芝のサイトに詳しく書かれています。
https://toshiba.semicon-storage.com/jp/semiconductor/knowledge/e-learning/discrete/chap5/chap5-13.html


電子工作を趣味にしていなくても、電気にそんなに詳しくなくても、どうやって使えばいいか、いろいろ調べてなんとなく理解はできました。

使うフォトカプラは、どうやらメジャーそうですぐ入手できる東芝のTLP785を使うことにしました。電子部品はマルツオンラインで購入です。

フォトカプラTLP785の入力側のLEDには10mA程度の電流を流すので良さそうなので、12Vから順電圧の1.3Vを引いて、1kΩ抵抗を入れるくらいがちょうど良さそうです。


そして、出力側をその後のワンショット回路の入口に使う抵抗の上に繋げば、そのままエミッタフォロワ回路になる(!)(初めてそんな言葉使いました)と思われるため、こんな感じの回路でいいんじゃないかと思います!‥‥たぶん。

ユニバーサル基板に電子部品をどう載せるのかも考えました。

以前よりは部品が増えますが、コンパクトに収まりそうです。

その基板に置き換えて、箱の中での部品配置を考えたものがこちら。以前に載せたものからその他もちょっと整理しています。


うまく収まりそうです。

今回、フォトカプラを使うことにしましたが、リレーモジュールを使ってもアイソレートはできるとは思います。ですが、リレーモジュールは大きいので、箱の中での配置や配線を考えるとイマイチかなと。

‥‥というのは‥‥

部品は上の図のように配置するのですが、右側の箱の上下で、基本的な回路は完結しています。コネクタA, Bを介して左側にリモコン系の部品群を集めています。この左側の部品群を板に載せ、箱の真ん中にその板を入れるつもりで、その一層を繋がなくても動く設計なのです。
もしも、フォトカプラではなくリレーモジュールで作ろうとすると、右側の箱の上下には収まりそうにないので、左側の真ん中の層に入れざるを得ません。基本動作回路がそちらにはみ出てしまうのが美しくないので、イマイチだなぁと思うのです。


ということで、まだ回路を考えただけですが、こんな感じの修正でたぶんいいはず。
作成は時間があるときになりますが、どうやって作ればいいかが見えたので、モヤモヤはちょっとスッキリしました。