「Buck-Boost Converter」を試す

2021年2月12日：ねがてぃぶろぐさんの「反転DCDCを昇降圧DCDCのように使う」を確かめる
では負電圧出力のDC-DCコンバータを試しました。

この回路の目的は、
　　・乾電池4本から5V電源を得たい
ニッケル水素電池を使うことを考えると、
4Vから6.5Vくらいの電圧から、5Vジャストの
電圧を作るにはどうしたら解決できるか、
という問題に対する回答の一つです。

一般に、出力電圧より入力が低いときは昇圧型のDCコンを、
入力電圧が高いときは降圧型のDCコン回路を使います。

2021年3月17日：XCL102とXCL103 5V出力昇圧DC-DCコンバータ
これは昇圧型のDCコンで、電池2本を電源にして5Vを得ようという回路です。
出力電圧より入力電圧が低いとき用。

出力電圧5Vを中心に、低い入力電圧でも高い入力電圧でも
受け入れてくれたら便利。
この解決策の一つが負電圧コンバータだったのです。

別の方式だと、SEPICコンバータがこの働きをします。
コイルを二つ使うのが特徴。

さらに・・・「バックブーストDC-DCコンバータ」という名で呼ばれる
回路があります。
入力電圧が高ければステップダウン・モードで、電圧が低ければ
ステップアップ・モードで動作するしかけになっています。
入力電圧が出力電圧の上や下に変動しても、一定の出力電圧
が出てくるようになっています。

こんな石を調べていて遭遇したのがTIの「TPS63060」です。

特種な形状の石ですんで手組みはちょっとしんどい。
基板化されたモジュールが欲しいなぁと調べてますと・・・
まず、
・ストロベリー・リナックス：TPS63060 可変型昇降圧DC-DCコンバータモジュール(2.5V～8V)
そして、
・AliExpress：TPS63060 電源昇降圧モジュール/2.5-12 v 出力 2.5-8 v 電圧レギュレータ/降圧-自動スイッチング
さらに、
・Pololu 5V Step-Up/Step-Down Voltage Regulator S7V8F5
が見つかりました。
取り急ぎ(安価だからと)AliExpressのを買ってみました。

拡大

　　※コイルのコアの左上が欠けているのはご愛敬

ざっと回路を調べてみると、こんな具合。


半固定ボリュームで電圧調整できるようになっているのですが、
今回欲しいのは5V。
可変させる必要はないので、ボリュームとR2を外して別の抵抗を
取り付けました。



VFBが0.5Vですので、R2とR4の比が9倍の抵抗を付ければ出力電圧5Vが出てきます。
　　※270kと30kの抵抗を使いました。


いつものように、入力電圧を変えながら出力電流を変化させます。
出力電流と入力電流の様子がこれ。


入力電圧が低い間は、1Aの電流リミット(測定条件の設定)で
測定が終わっています。
入力電圧が5.4Vを越えたあたりからは、「まだまだ吸い出せるぜ」
っという感じかと。

出力電圧の変化がこれ。


コンバータの内部動作が変化するのでしょうか、負荷電流により
出力電圧がスキップする部分が見えています。
　　　※このあたりもうちょい調べてみます。

3.8V～6.4Vをまとめるとごちゃごちゃなんで、ニッ水電池での
運用をということで、入力電圧4V～4.8Vの部分をピックアップ
したのがこれ。

電池4本での運用、あれこれ使えそうな感じです。

※TIの推奨回路と比べるとAliExpのには「FB-GND間のC4」
が入っていませんわ。

これ、動作に関係ないかしら。
　　※10PFを入れても同じでした

※手動の負荷で電流を変化させてみると・・・
入力電圧により、あるところで「リップル」が増えます。
たとえば、こんなの。
入力電圧5Vだと0.4A～0.55Aでリップル増大。


入力電圧4Vだと0.2A～0.3Aでリップル増大。


入力電圧により、リップルが出る電流が変化。
ある電流域だけに出る。
負荷が軽くても出ない。重くなっても出ない。
単純な抵抗でも発生。

負荷側に電解コンデンサを入れると(220uFくらい)、改善は
しますが、無しにはできません。
アナログ回路だと(センサーをつないだり)、ちょい問題になる
レベルかと。
負荷により状態が変化するのが・・・困ったか。

※PS=パワーセーブ端子が0Vになっていてパワーセーブモード
になっています。　ひょっとしてこれが関係する？
ICの下のGNDパターンでつながっているんで、手が出せず！
PS端子を操作できるストロベリー・リナックス製のを
買って試してみるべきか！
「pololu」のもPSはGNDになっているし。

電源の逆流防止に使ったダイオードの発熱

電源回路の逆流防止用に使ったダイオードの発熱について調べてみました。

使用場所は「供給電圧DC24V」で「常時2A」の電流が流れる回路の逆流防止です。
たまに「4A」流れます。

単純に考えてダイオードの順方向電圧を0.7Vとすると、2Aだと1.4Wの損失。
4Aだと2.8W。
これが熱になります。
電流が増えると順方向電圧も上昇しますんで、ダイオードの特性とともに発熱の増加が気になります。

放熱しないと・・・ちょいとどころかだいぶ熱くなります。

試したのが、秋月で入手したサンケンの「FMX-32S」と日本インター(京セラ)の「KCF-16A60」。
パッケージが「TO-3P」とちょっと大きな図体。
これにアルミ製のヒートシンクを付けます。
　　大きさ：25.4x30mm H12.7mm 熱抵抗22℃/W

・https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-09925/
・https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-09927/



ダイオードの表面にサーミスタ(103JT=応答が早い)を貼り付けて温度変化を測定します。
　　　※サーミスタを瞬間接着剤でくっつけてから
　　　　スポンジで押さえ込み。

　　※過去、あれこれ試してるもんで、サーミスがぼろぼろ。
　　　そろそろ新品に交換か。

その結果がこのグラフ。

順方向電圧の大きな「KCF-16A60」が熱くなりました。
4A流し出すとと90℃を越えたんで、ちょいと中止。
　　※常時流れるという使い方じゃないんですが・・・
「FMX-32S」だと4Aでも熱の面では安心。

電流と順方向電圧の関係を示したカタログデータ。

逆耐圧が600V(KCF-16A60)と200V(FMX-32S)。
このあたりの差なんでしょうかなぁ。

順方向電圧の実測値
・KCF-16A60　　2Aで1.05V　4Aで1.17V
・FMX-32S　　　2Aで0.73V　4Aで0.77V

中波振幅変調電波発生回路 いわゆるAMワイヤレスマイク

2021年3月 7日：時報発生回路　【Pu Pu Pu Pi～】
の続き。
この時報発生回路を作ったのは
『ラジオの時報を聞いて時刻を合わせる仕掛けの時計』の修理のため。
そのためには「時報の音を中波のAM電波」にしなくちゃなりません。
VHFのFM電波は簡単に作れますが、AMはちょいと面倒。

2016年06月22日：「4-quadrant」という名がかっこいい（かも）
で使ったAD835(アナログ乗算器)を使えば、高周波のキャリアを
振幅変調できます。
しかし・・・　この石、手持ちがありませんでした。
　　※仕事で全部使った。チョイと高価です。

どうしたものかと思案・・・
結局こんな回路に落ち着きました。


6石スーパーラジオの発振コイル、赤色コアのIFTを使って
ハートレー発振回路を構成。
デバイスはJ-FETの2SK192A。
周波数の調整はコアだけでなくトリマーコンデンサで。

それをエミッタフォロアで受けてから、終段に。
終段のコレクタには「600Ω：600Ω」のトランスを。
いわゆる山水・ST-71トランスの互換品。
これで、コレクタ電圧を振ります。

周波数を変えたかったので、終段の同調回路は無しで。
ドライブでコレクタ電圧が0Vまで落ちちゃいますので、汚い波形に
なっています。
　　※ラジオの直近で聞こえれば良いので、これでヨシと。

東成おもちゃ病院でもらってきた「糸ようじ」のプラケースに
仕込みました。

左が時報発生回路。
右が振幅変調回路。

単4電池2本で動作。
2Vまで電圧が下がっても動きます。

　　※アナログマルチプライヤを使うとなると、電源部をちゃんと
　　　しなくちゃなりませんので面倒かと。

※100円ラジオを使ったFMワイヤレスマイク+モールス練習機
　　（FMはわりと簡単）
　100円ラジオ、なんやかんやと楽しませてもらいました。


※参考
・2021年5月5日：シチズン・CBM製の時報用受信機：SA-31135

32ピンUV-EPROM用ROMエミュレータ回路

仕事場のジャンク箱を整理していたら、こんな回路が出てきました。
廃業された得意先からのもらい物。
32ピンのUV-EPROM用のROMエミュレータ基板です。

ICが実装された基板が7枚とICソケットが付いたのが1枚。
亡くなられた得意先の社長、
　　「こんなんいるか～？」
　　『なんでももらうで～』：私
となってストックしていたようです。

実装されているRAMはHM628128Lですんで128kバイト。
アドレス線が18本。
ですんで「27C101」などの32ピンのUV-EPROMが対象です。
残念ながら回路図は不明。
標準的な74HCが使われています。
ICには1991年や1992年のマーキングがあります。

4ビットのコンパレータICが乗っていますんで、おそらく・・・
27C101がいくつも刺さった回路のデバッグ用かと。
基板の制御信号(書き込み信号)を並列化するコネクタ
が付いています。
スーパーキャパシタでバックアップ。

生死不明ですし、制御ソフトもありません。
どなたかいりますか？　無料です。
運賃着払いでよければお送りします。


※関連
・2020年3月17日：ICの2段重ねで容量アップ

「ルネサス」の半導体工場も火事だっと

YAHOO NEWS：
・2021/3/21：ルネサスの工場火災、生産回復までに1カ月　半導体不足の中で

「主に自動車向け半導体を手掛ける那珂工場（茨城県ひたちなか市）で
　１９日発生した火災について会見し・・・」
っと。

※関連
・2020年11月11日：センサーICが入ってこない！　旭化成の工場が火災！
　　↓
　代替品で対応。
　回路を変え、ソフトを変え・・・

庭のソメイヨシノが開花

今朝の時点ではまだ開花までには至らなかったのですが、昼過ぎになると
二つの花が開いていました。



※過去記事
・2016年03月20日：庭の桜（ソメイヨシノ）、もうちょいで開花
・2015年03月24日：庭のソメイヨシノ開花
・2012年04月01日：庭の桜、開花
・2013年03月23日：庭の桜、開花！
・2011年03月31日：桜開花
・2009年03月24日：サクラ開花
　　↑仕事場前の公園　今年は、昨日帰宅時には開花

廃棄する本や説明書、データーブックなど

仕事場に死蔵してある「本」・・・取り扱い説明書やデータブック。
これらを捨てようと整理していたら・・・
「あれま、懐かしい・・・」っと。　・・・手が止まってしまいます。


「ICM」 製のPC-9801用ハードディスクの説明書。
　　※一番上に、「EO system」のガイド本を乗せました。

この時に買ったのはSCSIの180MバイトのHDDだったのでしょう、
今とは容量の「単位」が違います。

※誰もいらないですね？
　火曜日にみんな捨てますんで。

形あるものいつかは壊れる でも今はヤメて ミヤマのICクリップ

デバッグ中の試作回路。
ちょいと信号を引っ張り出そうとして手の取ったのが
ミヤマのICクリップ 。
しかし・・・むにゅっと押したら、根元が折損。

「今、使いたい」って時にこれはイヤ。
ミノムシクリップのメッキ金属光沢も鈍っているし、
何年使ったモノでしょか。

折損部の拡大


ミノムシクリップを両端に付けた電線と
片側ミノムシでもう片側がICクリップの電線。
各色、いろんな長さのを用意してあるんですが、
たまにはこういうことも。

※関連
・2019年10月17日：ICクリップ、ミヤマのほうが好き
・2019年01月08日：サトーパーツのクリップ：C-100
・2014年06月11日：「ロ」は「ワニ口」のロ
・2008年11月25日：ワニ【ロ】クリップがぁぁぁ。
・2006年12月20日：信じるな！

XCL102とXCL103 5V出力昇圧DC-DCコンバータ

秋月のステップアップレギュレータ、HT7750A、HT7733Aディスコンに
の続き。
新しいDCコン、
　・AE-XCL102D503CR-G
　・AE-XCL103-5V0
を買ってみました。
　　102の発売日が「2018/07/12」。
　　103が「2020/07/06」。


左が102。　右が103（新しいほう）。


横から。


部品配置だけでなく、端子の配置(I G O)が異なります。

※特徴
制御ICとコイルと一体化。
同期整流回路でダイオードが不要。
入力最大電圧は6.0V。
　・XCL102　制御がPWM固定で出力リップルが小さい。
　・XCL103　PFM/PWM自動切り替えで軽負荷から重負荷まで
　　　　　　　高効率。そのかわりリップルが大きい。

このDCコンの実力を試してみました。
7cmほどのリード線を引き出して、試験回路につなぎます。



供給電圧を変えながら負荷を10mAステップで変化させて、
出力電圧と入力電流を記録していきます。
出力電圧が4Vを切る、あるいは入力電流が1.0Aを越えるとおわり。

こんなグラフが得られました。
まずXCL102。
・入力電流の変化

・入力電圧 0.8V～1.5Vの時の電圧変化

・入力電圧 1.5V～3.5Vの時の電圧変化

これがXCL103。
・入力電流の変化

・入力電圧 0.8V～1.5Vの時の電圧変化

・入力電圧 1.5V～3.5Vの時の電圧変化


似たような特性です。
新しい103のほうが電圧ドロップが小さいようです。
　　※試験回路側の配線の影響もあります。

乾電池1本、電圧1.0Vを切っての運用はたいへんそうです。
電池2本となるとだいぶと余裕が出てきます。

グラフには出ていませんが、保護回路が働くのか、入力電圧が低い
ときは、出力電圧がほぼ0になって試験を終わる場合がありました。

入出力にコンデンサを追加すると良くなるかもしれません。
その実験はまた今度。

デジットで多摩川精器のステップモータ「TS3166N913」が80円

デジットの「閉店セール」を覗いたら、
　　※閉店ちゃう。移転のための売り尽くし。
過去、あれこれ使ってきたステップモータ
「TS3166N913」が80円で出てました。
以前は一つ250円。
ということで、5つ買ってきた。

モータからは8本の線が出ていますが、
駆動用のは中央の4本。
黄・青と白・赤がペアで(コモン接続なしの)バイポーラ接続。



銘板

ステップ角が0.9度で1回転400ステップ。
　　※マイクロステップで増角を


※過去記事
・2012年12月05日：出窓：新幹線を回す！
・2014年03月24日：ステップモータ「TS3166N913」
・2018年11月14日：ステッピングモータを回す
・2019年12月11日：ステッピングモーターとその駆動回路をごそごそ


※検索
・ステップモータ　TS3166N913

※訂正
モータの価格「50円」と記していましたが、伝票を見直したら
「80円」でした。
「安い！」という思い込みだったようです。
謹んで訂正いたします。

「棒」の位置を測りたい 何か良いセンサーは？

機械屋さんからのHELP。
「壁から突き出た棒の座標を知りたい」と。

概略はこんな具合。

原点までは別のメカが動いてきて、そこから先、20～30mmを
こまかく動かして棒の左端と下端の座標を得られないかという相談。

非接触が良い。
鉄だから磁気的な近接スイッチが使えるけど、「端」の位置が正確に
つかめない。
やはり光電センサーかと。
センサーの間隔、棒の直径の倍ほどもあればokなんで、80mm
くらいの距離。
レーザーを使ったモノだと何メートル、何十メートルを飛ばすような
ものばかり。
軽くて小さくて・・・
可能なら電池運用。
何かよいものないかしら。
　　　※なけりゃ作る？

秋月のステップアップレギュレータ、HT7750A、HT7733Aディスコンに

秋月電子通商のページを見ていたら、有名どころの
小型ステップアップレギュレータに「ディスコン・マーク」
が付いていました。

https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02799/
https://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02800/



このIC、ツール作りにあれこれお世話になりました。
いつからこのマークが出てたんだろ。

電池1、2本からの昇圧、これからはこれが便利そうです。
　　XCL102、XCL103

https://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-13065/
https://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-13066/
https://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-15097/

コイルとダイオードがいりません。

ご近所の工場からのhelp! マグネットが動かない

ご近所の工場からのhlep。
　　『マグネットが動かないんでモータが回らない』
　　『接触不良ぽい動きで回ることもある』
ということで、出動してきました。

三菱製の可逆動作するマグネットで、モータを正逆転制御
しています。　　（型番SD-MR12)

　　（ダイヤルが付いている下側のはサーマル）

この正逆制御、間違って両方のマグネットコイルがオンしないように
（同時にオンすると短絡する）、▲印のところの「B接点」でもって
インターロックを構成してあります。
反対側のB接がオンしてるとき(コイル駆動していない)でないと、
こちらのコイルはオンしないというふうになっているのです。
このB接点の接触がアウトに。
接点が通じないと、動かしたいコイルがオンしません。

制御盤から取り外して仕事場に持って帰ってきました。
新しいマグネットの発注も考えたのですが、代替品は端子位置が
異なっていて、現状の配線を変える（短いところはつないで長く）
必要があります。

そこで、ダメ元で接点部を解体してみました。
ひどければ諦めもつくんですが、なんとかなるかもしれません。

すると・・・
頻繁に駆動するモータじゃないということで、負荷を断続する側の
主回路のA接点も汚れていません。
件のB接点(▲印)も見かけはキレい。

導通チェッカーをつないで接点を動かしますと、ぐっと押さえれば
導通します。
単純な接点の汚れのようです。

こんな時の「大阪魂パーツクリーナー」。
吹きかけてから接点間に「紙」をはさみ込んでゴシゴシ。
汚れが紙に付いてきます。

元の状態に組み上げてマグネットコイルを通電(DC24V)。
すべての接点の導通を確認してから工場へ持って行って
配線を復旧。
通電確認、無事に動作しました。
再発したら「新しいのに置き換えよう」ということで、落ち着きました。
よかったよかった。

時報発生回路 【Pu Pu Pu Pi～】

R-2Rのラダー抵抗を使った「DDS」による正弦波波形出力は
・2019年1月30日：1kHzの正弦波をDDSで発生
で試しました。
Arduinoのクロックは16MHzですが、↑の場合は19.6608MHzの
水晶を使いました。

DDSのカウンタ加算値が19.6608MHzだと1Hzの整数倍にできるという
ことと、65536HzのDDS割り込み処理をちょいとでも早くということ
から16MHzを捨てたわけです。
　　※この段階でATmega328Pを使ってもArduino環境じゃ
　　　なくなっちゃいます。

今回は「時報」の発生回路をDDSで試してみました。
使ったのはATtiny85。
回路を簡単にするためR-2RのD/A出力は使わず
　　(tiny85だとピン数不足だ)
PWM出力をLPFに通して正弦波(に近い波形)を得ます。

きっかけはとある装置の修理。
ラジオの時報を「聞いて」時計の合わせるという仕掛けでして
この回路の修理用治具として製作しました。

ATtiny85のクロック、電源が5Vなら外付け水晶で19.6608MHzの
発振は可能で、↑の回路の考えが使えます。
しかし、ATmega328Pと違ってAttiny85には「乗算命令」が
ありません。
DDSルーチン(割り込み処理)内で、出力波形の振幅制御に
乗算命令を使っています。
ATmega328Pでは「余裕」だっのですが、Attiny85では
割り込み周期「15.2μS」内の処理は無理でした。
そこで、基準時間を2倍の32.768kHz=30.5μSにしました。
これがPWM出力の周波数と割り込みの周期になります。

こんな回路です。


タカチのプラケースに組んで電池2本で運用します。

こんな波形が得られます。

「Pu Pu Pu Pi～」を繰り返すだけ。
「Pi～」のお尻は1秒フルスイングしたあと2秒かけて
減衰させます。
この振幅変化処理に割り込み内での乗算が必要なのです。

PWM出力とLPFを通した正弦波波形。

デューティの変化で出力波形のレベルが変化する様子が
見えます。

これが頑張っている割り込みでのDDS処理。
PWM周期で割り込みがかかります。

一番下の波形が割り込み処理時間。
なんとか間に合っています。

波形を見ながら音を聞いてもらわないと雰囲気が出ませんね。
制御プログラムといっしょにどこかにアップしますわ。

※発生音と波形の様子をyoutubeにアップしました。
https://www.youtube.com/watch?v=T73eYk2HIyo

※ソースファイルとHEXファイル
　　　ダウンロード - jihou880.zip
jihou880.c と sin512_72.cの二つ。


※参考
・2021年5月5日：シチズン・CBM製の時報用受信機：SA-31135

折れるな！ レセプタクルが外れたぁ SH340E USB変換アダプター

同僚が「安いから」っといくつも買っていた中華製のUSB変換アダプター。
・CH340E USB変換アダプター

USBのコネクタはマイクロB。
ちゃんと使えていたんですが・・・

ケーブルを抜く時、ちょいとこじったら・・・
基板にハンダしてあったレセプタクルがもげてしまいました。



出先の現場でこれが発生してたら・・・泣くだろな～。

LEDヘッドランプのメンテナンス

「GENTOS」のLEDヘッドランプ「GTR-931H」を地域防災リーダー用に導入したのが2008年。

・2008年05月31日：LEDヘッドランプ

単3電池1本で使えるのが便利なんです。
　　　単3、たいていどこにでもある。
　　　充電池もあるし。
　　　単4だとちょいと「ないなぁ」が発生。

しかし、10年を越えると・・・
　　・ゴムバンドがゆるゆるに。
　　・「液漏れした～」っとhelpを出す仲間。
　　・なんか接触不良で調子悪い。
　　・電池を入れて締めるフタが割れた。
などとトラブルも出てきます。

今回のメンテナンスは、
　　・フタの割れ
　　　　接触が悪いからときつく絞めてしまうのです。
　　　　これはレンジで固めて解決。

　　・接触不良
　　　　これが問題

このヘッドランプ、マイナス極の構造がこんな具合に。
フタ側にスプリング電極。
その外周の金属円板が本体内側にある金属板の端に接触して
導通するという仕掛け。
　　　　　　　　↓　このベロに接触

この部分が接触不良を起こすのでしょう、それを解消するために
フタをきつく・・・「割れた～」っとなるのです。

本体の電極を露出させようと、ねじ部をちょっと切ってみたら
接触が改善するんじゃないかとやってみましたがダメ。
フタの円板、ちょいと外周が不足するのか、円板端がこの
ベロにうまく接触しないようなのです。
　　　　↓　※写真は手直し後に撮ったモノ

そこで、
・円板外周を少し大きく、厚くということで、スズメッキ線を
　周囲にハンダ付けして肉盛り。
・中央のスプリング電極も円板にハンダ付けして接触を安定化。

これで安定になりました。
調子の悪かったの、液漏れ跡があり、スプリング電極に
その残渣がありました。
これも調子が悪くなった原因かと。