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« 石油ファンヒーターを移動できるキャスターを自作 | トップページ | TDR125 ウィンカーをLEDに交換(1) »

2011年12月18日 (日)

LED対応、ICウィンカーリレーを自作する(4)

ツェナーダイオードにコンデンサを追加してQ3 の VEBO問題が解決、安定動作するようになりました。過去記事 LED対応、ICウィンカーリレーを自作する(3) の続き (回路図は2011.12.17版が最終となる)

Rimg0150

動作確認の後純正ウィンカーリレーのケースに組み込みました。TDR125 に取り付けて動作確認 (現在は、12V21W電球 x2個) も完了しました。後日、ULTRA FLEX LED で ウィンカーをLED化する予定。

今度こそ最終の回路図はこちら。

20111218_0000

解説:
初回の回路図では、Q3 2SA1015 のデータシートで VEBO が -5V であるが、(B) には13.8V が印加され、(E) は5.0Vが接続されている為、VEBOは-8.8Vとなり Q3が壊れる。
LMC555 のVCCは、max 15.0V なのでレギュレータを入れないで、BATT(13.8V)をそのまま電源にすれはこんな苦労は必要無いが 15V を超えても壊れない設計にこだわった。
しかし、78L05 でLMC555 を5.0V定電圧動作させたのがこれほど問題になるとは。78L12なら問題無いが、12Vのバッテリに12Vの3端子レギュレータを使うのは設計として許せない(定電圧12Vにならないが動作するだろうけどね)。
対策としては、VEBO が10V以上あるPNPトランジスタを探してくれば D3 ツェナーダイオードの対策は不要となるが手持ちがなかった。VEBO を-5V 以下にするため、ツェナーダイオード 10~9V で保護回路を追加しました。ところが、RES解除時に 555 の発信が安定しない時があった。
よくよく考えると、ツェナーダイオードは逆方向電圧に達すると電流が流れ、電圧降下があると電流が流れない特性を利用しているので、ここでノイズが発生する。そこで、C6 0.1uF を追加すると解決した。

Rimg0155

Rimg0154

その他、78L05 のOUT にある C3 を省略していたが、回路図通り接続しました。もしかすると、C2 と C3は逆の方が良かったかもしれない。

Rimg0164

動作確認を完了したので、ホットボンドで部品が振動で壊れないように固定しました。エポキシ系の接着剤でコーティングすれば、防水対策としても完璧となるが・・・。

Rimg0170

Rimg0169

まだ何かあるといけないのでボンドは若干控えめにした。防水対策は特にしていません。

Rimg0162

百円ショップの平型端子を B(赤) と L(ピンク) にハンダ付けしました。

Rimg0161

Rimg0160

蓋パチンとはめて完成です。

Rimg0172

綺麗に収まりました。

Rimg0173

実験に使っていた12V電球は、15V ぐらいで試したら切れてしまいました。代わりに 12V のリレーを接続して1時間ほど連続動作を確認。ブザーの音は、ケースに入れるとエンジン音と一緒に聞こえるかどうか微妙という感じか。あまりウルサイと信号待ちで恥ずかしいのでこれでOK。

Rimg0174

KEY ONで12Vが常時来ている方"茶色(B)"に"赤"、ウィンカスイッチ側の"茶色に白(L)"に"ピンク"を差し込みます。GNDの配線が別に必要なので、O端子をはんだ付けして近くにあったネジに共締めした。

課題というか、注意点
実験では、ウィンカーの負荷を LED にすると RES が解除されませんでした。負荷に LED を接続すると、R8 47K で少量の電流が流れるが、D1 経由でドッカンと流れないので Q3 が ONしないようです。実は、ウィンカーをLEDに交換しても、メータ内にある TURN ランプが電球なので問題無く動作しますが、オールLEDにする場合は、LED と並列に 33K~56K 程度の抵抗を接続すると Q3 が ON する事を確認しています (100K だと変化無しでした)。

最後に
筆者は中学の頃から電子工作が大好きで色々自作しましたが、仕事はソフトウェア開発でしたので、回路設計は専門ではありません。トランジスタがスイッチングする動作原理は理解していますが、そんな程度です。
実験結果として回路図を参考に公開していますが、抵抗値は電流値を計算して決めた訳では無いので、何かと不都合があるかも知れません。
Q3 の VEBOの対策は、ネットを検索しても保護回路の実例が見つかりませんでした。独自の思い付きですので、実はこれで良かったのか不安があります。ご専門の方からアドバイスをいただけると幸いです。

そもそも、ウィンカーをONした時にONから点滅を始めることに、これほどコダワル理由も無くて、LMC555 の 4 RES をVCCに接続しておけば常時発信する。POWER MOS FET は無音ですので、タイミングによりOFF から点滅しても全く問題無い。この場合、Q3,D3,C6,C5,R7,D1,R8 が不要となり、もっと小型に組む事ができた。BZ1 は常に鳴るのでこの位置に接続する事はできないけどね。

ICウィンカーリレーは、ウィンカーの電球に流れる電流に依存しないで一定間隔で点滅する(90回/分ぐらい)。LEDでも電球でも対応できる。POWER MOS FET は 30A スイッチングが可能ですので、ハザード点滅(左右のウィンカーが同時に点滅)させたいな。
しかし、別にスイッチを追加するのは後付感が嫌なので、例えば、左にウィンカーを出して 1秒以内に右に切り替えるとハザード点滅すると面白いんじゃないかな・・・
PIC を使うと面白いかもしれない。

2012.01.22 追記:
エンジンの回転数により点滅の速度が早くなる現象が確認されました。およそ2倍の速度になる。555の電源には、5Vのレギュレータが入っているが電源ラインのパルスノイズに影響を受けているようで、安定動作させるには、電源にノイズフィルタを入れる必要がありそうです。

続き LED対応、ICウィンカーリレーを自作する(5) を読む>>

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