LEDドライバー、どうしよう

夏の行事も終わり、来年に向けての反省点が
出てきています。
メインイベントはなんといっても4年生を対象
にした校庭キャンプ。
その中、「きも試し」での電気回りが私の役目。

オバケ役のお母さんからこんなお話が。
真っ暗な廊下で子供達が来るのを待ってて、
近づいてきたら、懐中電灯で自分を照らします。
その操作で手が塞がるのでなんとかできればという
要望です。

こんなイメージ。

人感センサーで子供らの接近を検知したら
LEDをしばらく点灯。
自動でオバケ役を照らそうという仕掛けです。

さて、そのLEDドライバをどうしようかと思案中です。

・電池2本で駆動
・1WクラスのパワーLEDを使う
　　　フルパワーじゃなく1/2～1/3のパワーで
　　　100～150mAくらい
・オンオフ制御

使えそうなドライバIC、2種類手持ちにありました。
その一つが安価なPAM2803。　　デジキーで100円ほど

Rsの抵抗値でLEDの電流が決まります。
ところがこのIC、on/offが苦手。
ICをオフ(シャットダウン)しても、ショットキダイオードを通して
電池電圧がLEDに加わってしまうのです。
電池が元気だと、LEDが弱く光ってしまいます。
完全にオフしようとすると、VIN入力を切らなくてはいけません。

もう一つのICがLTC3490。

　　これは高価。　デジキーで1000円近く。
何かの実験試作での使い残しで、2個、発掘で
きました。
　　アナログデバイセズじゃなくまだ
　　リニアテクノロジーの時代に買ったかと。
　　でも、もっと安かった記憶が。
このIC、VRで電流を設定できるので便利なのです
じわっと明るくするソフトスタートもできます。

あと、あれこれ検索して出てきたのが
マイクロチップのMCP1643。
　　200円ほど。

そしてモノリシックパワーのMP3412。
　　これは300円ほど

MCP1643、MP3412もRsでLEDの電流を設定します。

高価だけどLTC3490が便利。
アマゾンで買った人感センサが5つあるんで
5台製作かと。

人感センサー用オフディレータイマー回路

人感センサーで検知信号を引き延ばすには、いわゆる
オフディレータイマー を付加します。
このタイマー回路、『タイマーICといえば555』と
ばかりに555を使って時間を延ばしている回路を
見かけます。
しかし・・・555ではちゃんとしたオフディレーを
実現できません。
555の単安定マルチバイブレータ(トリガー入力に
反応して出力を一定時間オンにする)ではちょっと
もの足らない信号になってしまうのです。

オフディレーで欲しいのはこんな信号です。
　　・入力がオンしたあと、その信号が切れても、
　　　一定時間出力オンを維持。

　　・入力がオフしたあとも、出力がオンに
　　　なっている間は、新たな入力オンで出力オン
　　　時間を延長。(リトリガブル機能)

　　・つまり、入力のon/offがバタバタしても、
　　　オフになった最後を基点として計時。
　　　　　555はオンになったところが計時の
　　　　　基点になる。入力オン継続で出力はオン
　　　　　している、オフになった時に時間が
　　　　　過ぎていればオフになってしまう。

図示すると・・・

人感センサーを使う時のタイマーは、オンが基点ではなく
オン後のオフを基点にして働いてくれないと時間延長
タイマーの意味がありません。

しかし、555単独ではリトリガブル機能が無いので
これができません。

・555を使った単安定マルチバイブレータ回路

実際の信号波形を見てみましょう。
まずは単発のトリガーパルス。

計算どうりの出力パルスが出ています。
しかし、欲しいのは入力がオフしてからの遅延です。

トリガーパルスを長くすると、オン時間も
同じだけ延びますが、トリガー入力がオフ
になると、出力はそこで切れてしまい、
オフディレーが実現できません。
 
また、パルスが重なってもリトリガーしてく
れません。
 

555でリトリガブル機能を実現するには、
入力のオンでもってタイミングコンデンサを
放電する回路を外付けします。

NPNのデジトラを二つ使って、トリガー入力とタイミング
コンデンサの放電を行ってみます。
SWはGNDではなく電源側につなぎます。

すると、うまくオフディレーができます。
SWがオンすると555がトリガされると同時に
タイミングコンデンサの放電が続きます。
SWがオフするとコンデンサの電圧上昇が
はじまり、規定電圧までの上昇で出力が
オフします。
 
リトリガーも大丈夫。
 

TI社の555データシート に載っている応用回路では
　　・9.2.1 Missing-Pulse Detector
として、PNPトランジスタを使ったリトリガー回路
が出ています。

その動作を見てみましょう。
ディレー時間はVc電圧の持ち上がりで若干短く
なりますが、きちんとオフディレーしています。


入力信号が接点のようにタイミングコンデンサを
放電できるくらいの電流を許容するなら、ダイオード
一つでタイミングコンデンサを放電できます。

その様子です。

555にちょっと部品を外付けすれば、
　　オフディレータイマー
　　リトリガブル・ワンショットタイマー
が実現できます。

※参考
・555ワンショットタイマーを再延長可能に：気の迷い
・ESP8266 (ESP-WROOM-02) 工作で使う回路ライブラリ その1 (人感センサーと延長可能ワンショット)
・ missinng pulse detector :learningelectronics.net Fig.10a
 

『きもだめし』用の人感センサー

2023年8月19日：『きもだめし』に人感センサー
　・ヒュ～ヒュ～・ピカピカピカのきもだめし用怪音＆怪光発生装置
これを、人が来たときだけオンしたいということで、
AC100Vを開閉するタイマー回路を作ってみました。

人感センサーは、手持ちのパナソニックのAMN13112 、
あるいはアマゾンで買ったAM312どちらでも使えるように
ということでNPNのデジトラで受けました。

・回路と制御タイミング


・「箱」に入れた様子



この向き↓で人に向けます。
　　（正面から近づくのではなく横切るような
　　　配置で反応します。）

AC100Vの開閉は部品箱から発掘したシャープのS201DD2 。
フォトトライアックです。

電源は携帯電話の充電器を解体して出てきた基板。
ある程度電流を流しておかないと5V出力が安定しません。
「ブリーダー抵抗」と記したのがそれ。

VR1で検知時間を。
VR2でオン時間を設定します。

反応のゆっくりなAM312を使う時はVR1は最小でOK。
AM312だとマイコンを使わなくても、単純な
オフディレータイマー回路 で解決でしょう。

・制御プログラムのソース　ATtiny13Aです。
　　ダウンロード - demado_sens3a.txt
　　　　　(.cですが.txtにしています)

※関連
・出窓用焦電センサー検出回路

「御詠歌プレーヤー」の製作 (MP3-TF-16Pモジュールの使用例)

お盆の精霊流し、昔はご近所の橋の上からすべり板で
川に浮かべた船に乗せていました。
ちょっと前までは、橋の上でご供物を集めていたのですが、
橋の上だと雨になるとたいへんだということで、現在は
地域の会館で行っています。
　　・御幸橋の上でしていた精霊流し
　　・2016年の様子
その時のBGMが「四国八十八箇所霊場の御詠歌」。
最初はカセットテープで。
それからMP3プレーヤに。　（アンプは別で）
そのMP3プレーヤー、文鎮の佐藤テック君が持っている
のを借りていたのですが、MP3プレーヤのモジュールを
買ったので、連続リピート再生するのを作ってみました。
MP3-TF-16P  という型番。
DFPlayer mini がオリジナルなのでしょうか。
秋月でも扱っています(M-12544)

説明書を見ますとADKEY1端子を51kΩの抵抗で
オンしたら連続再生(Loop All、All cycle)になる
と書かれています。
ただし、51kをGNDにつなぎっぱなしでの電源オン
には反応無し。
オープンで電源をオンしてから51kをGNDにつなぐ
操作をしなくちゃなりません。
電源オンで遅延ワンショットかと思ったのですが、
お手軽にプッシュスイッチを使うことにしました。

こんな回路。

電池を3本使います。
モジュールに直結。
Low Bat警報の出る2.7Vまで下がってもまだ
動いていました。

左右のオーディオ出力に0.5Vほどの直流が
乗っていたので、C2とC3でカットしてから
モノラルに合成しています。

ダイソーで買った樹脂ケースに入れ込みました。



MP3モジュールの拡大。



SDカードに入れた曲(御詠歌)を順に再生する
だけの機能です。
四国霊場1番札所、霊山寺(りょうぜんじ)から
88番札所、大窪寺(おおくぼじ)まで、それぞれの
札所の御詠歌がえんえんと流れます。
ただそれだけの機能です。

再生の順序はファイル名に関係なくて、SDカード
に書き込んだ順番になります。
今回のように「何番札所」という曲順が重要なときは、
PCでのコピー操作、一括じゃなく、めんどうでも
ファイルを一つずつコピーしなくちゃなりません。
　　※一つのフォルダにどれだけのファイルを
　　　入れられるとか、フォルダによる
　　　再生順序はどうなるかまでは不明っす。

※昔、別のモジュールで自動再生を試したことがあります。
　　・2016年06月16日 御詠歌を自動再生
この時は、モジュール単独での自動リピート機能がどうも
うまく行かずで断念しました。
　　　リピート再生が途中で中断
　　　曲が変わらない
　　　外部からの制御無しでの運転はなんか
　　　おかしい

その後、このモジュール、Arduino UNOを使った
BGMランダム再生装置で使っています。
　　ファイルを拾って乱数化して再生開始。
　　全曲再生完了後、異なった順番にして再リピート。
　　この乱数化するとき、直前の曲番をチェックして
　　重ならないよう。　(直前の20曲が出ないよう)

制御はArduino。

制御スケッチ。
　　・ダウンロード - mp3_mk138.txt
　　　　「.ino」じゃなく.txtファイルに

再生するファイルの数はArduino側で設定。
　　　(モジュール側のTXDは使っていません)

謎の回路・・・これでもスルーホールになっている

「生野おもちゃ病院」から依頼された修理物、
昨晩、無事に引き渡せました。
で、「下間はん。こんなんいるか？」っと
渡されたのが謎の電子回路。
　　※全体はまた今度に
それには、こんな3桁の7seg表示器がぶら下がって
いました。




制御チップ

　　「SH69P48」・・・4bitマイコンだと

4pのコネクタで主制御回路につながり、信号名が
　　P-F　　GND　　VDD　　PFG
と記されています。
　　それも、裏焼き文字で
VDD－GND間に5Vを加えると表示は出ました。
でも、入力信号がよくわかりません。
　　P-FとPFGなんでしょうけれど

で、この基板を眺めていたら、「ほんまかいな！？」という
プリントパターンになっています。


左側のを拡大

別のところ


これでもちゃんとスルーホールが形成されていて、
基板の上下(裏・表)間は導通していました。

※信号確認
P-Fは1kΩで電源にプルアップされてました。
P-FとPFG間にパルス(オープン・コレクタで)を
加えると、表示が出ます。
信号なしだとゼロサプレスされた0。
　　50Hz　　20
　 100Hz　　40
　 200Hz　　80
　 500Hz　  200
　1000Hz　  400
　2000Hz　  800
　2500Hz　  000
これ以上は下位の3桁だけ。
50kHzくらいまで応答していました。

1kHzで400という指示、いったいなんなんでしょね。

※4p接続コネクタの文字

　　コネクタを抜いてから撮影
最初見た時、「なんじゃこれは？」・・・でした。

※謎の回路
プラケースに入ってて樹脂が流されてました。


無理やり解体


CMOSの「555」とロジックIC「74HC153」が出てきました。

4入力のデジタルマルチプレクサ。
　　何をしてるんだろ。

この他にオペアンプ。
　　　AD823

　　　AD8662


J-FET入力オペアンプAD823、むちゃ値が上がってますなぁ。

こんなモノを発掘してしまった・・・PC-8201

段ボールを片付けていたら「PC-8201」が出てきちゃいました。
しばらくぶりのご対面。
　　・2005年06月30日：PC-8201の中身 (資料は喪失)
　　・2009年03月01日：PC-8201の本
　　・2012年02月02日：PC-8201の水晶発振子
発掘したからには、試しに通電(ACアダプタで)。
・・・残念　うんともすんとも。　動きません。

バックアップ用のNiCd電池がアウトになっていたはず、
いうことで解体。
ネジ4本で裏蓋が開き、基板が見えます。
NiCd電池が腐っていて、液漏れしてました。
周辺のパターンがやられてました。
面倒ですが、手直し。
NiCd電池のかわりにスーパーキャパシタをハンダ。

仮組みして通電したら・・・動いた！

日時を合わすのはBASICで。
DATE$とTIME$に値を放り込みます。

設定できました。
　　　(昨日の日付にしてしまったのは私のミス)
でも・・・
メインメニューに戻ったら、20世紀になっていました。

カレンダーIC(uPD1990)が対応してないのか、
それとも21世紀を想定してなかったのか・・・

※uPD1990を調べたら・・・
「年」は数えていませんでした。「月」までです。

「うるう年」の処理は、「自動ではしないぞ」、
「自分でせいっ」っと。

バックアップ回路、こんな例が出ていました。


・2022年12月22日 (木) バックアップ用バナジウム・リチウム二次電池の充電回路

電池ホルダーから電源供給するためのアダプタ(ダミー電池)#3

・2023年3月23日：電池ホルダーから電源供給するためのアダプタ(ダミー電池)
・2023年3月24日：電池ホルダーから電源供給するためのアダプタ(ダミー電池)#2
ここでは「木棒とスナップ」を使ったダミー電池の作り方を
紹介しました。

そして、2023年4月2日のコメントで、シリコンハウス扱いの
「単３ダミー電池」が紹介されていました。
今回、電池ホルダーのストックを探索していたら、これの
残骸が出てきました。

中間の渡り線を切断。
+/-の両端に赤・黒のミノムシクリップをハンダしてありました。
でも、これを仕舞い込んでいたということは
　　「役立たず」　(接触が安定しなかった)
という判断だったのでしょう。

先日、6月3日(土)の「東成おもちゃ病院」で、
『ダイソーのネオジム磁石を使った電池ボックス端子接触ツール』
の話が出たのです。
　　※メンバーが実物を持っていた
ラジオペンチさんの
　　・ネオジム磁石に線をはんだ付けして、ミノムシクリップもどきを作る
まさにこれ。
　　※メンバーの製作物は、赤や青のピン状プラスチックに
　　　穴をあけてリード線を貫通させていました。

しかし・・・　私、このアイデアに逆らっちゃいました。

　　・電池ホルダーの電極、鉄やないとくっつけへんやん。
　　・ほれ、この電池ホルダーのプラス極はシンチュウ。
　　　そこにニッケルメッキしてある。
　　・磁石、ニッケルメッキには反応するけどくっつくか
　　　くっつけへんか微妙。　これはあかんで。
　　・マイナス側のスプリング電極、バネ材なんで鉄やから
　　　くっつくけでど、わざわざ磁石で不安定にくっつけんでも
　　　クルクル巻きのところをクリップでつかんだらエエやん。
と。

せっかくのアイデア、「電極が鉄やないと使われへん」という
縛りのため、あんまし実用的ではありません。

　　※磁石にハンダしたら熱で磁石を忘れてしまうの？
　　　これ、確かめてみましたよ。
　　　リード線をハンダ付けしようとハンダゴテで加熱したら
　　　ほんとに磁石じゃなくなっちゃいました。
　　　ちょっとびっくり。

仕事場の部品箱にストックしてあった電池ホルダー、あれこれ
引っ張り出してきました。
やはり、プラス極にはくっつきません。
手持ちので磁石がくっついたんは
　・Keystone Electronics No92
　・https://www.keyelco.com/userAssets/file/M65p11.pdf
　　　「MATERIAL: Spring Steel, Tin-Nickel Plate」

　　※緑のがダイソーのネオジム磁石入りの
　　　ピン型マグネット。
　　　スプリング電極にくっつくけど、平板電極
　　　にはくっつきません。

で、「単4電池を単3電池にするアダプター」が売ってないかと
アマゾンを見ていたら、
　『YFFSFDC 単4形を単3形に変換電池スペーサー 6本入り 495円』
というのを発見。　買ってみました。

円筒の中央で分裂して、プラス側とマイナス側それぞれに
金属の電極が付いています。
出ているところをハンマーで叩いたらすんなり抜け取れました。
　　※ギュっと押しただけではなかなか固い
電極は磁石にくっついて、ハンダ付けもできました。

赤黒のリード線をハンダ。

単4電池を入れてアダプタとして使う時は、プラス・マイナス
が押されても電極が凹むことはありませんが、中が中空だと
電極が押し込まれて不安定になるかもしれません。
そこで、中に入れておく突っ張り棒状のものが欲しく
なります。

使えそうなもの(絶縁材で切りやすい）を探しますと・・・
　　・割り箸
　　・綿棒の軸
周りを見渡して、目に付いたのはこんなところです。

上が綿棒の軸の束。
下が割り箸の突っ張り棒。
途中に電線引き出し用の穴を開けてます。

この電池ホルダー↓だと、装着がずいぶん固くなりました。
グニュ～っと押し込まないと入りません。


電池ホルダーからリード線を引き出すため
ハトメ加工がしてあって、その分、空間が
狭くなっているのです。
ハトメの無いところはスムーズに装着できます。

木棒だと自由に長さを決められるし、突っ張り棒を
考えなくてすみますんで、どっちがエエか。
むつかしいところです。


単3電池1本用だとこんな具合。

電源供給の中継によく使っているのが JSTのSMコネクタ 。
コネクタで中継しておくと、装置にダミー電池を装着した
まま電源との接続を外せるので、ちょい便利。
再装着の時に+/-を間違うことも防げます。

BULGIN社の電池ホルダにセットして接触具合を確かめてみました。
「直流1A」を流し、4端子法でドロップ電圧を計ります。

1Aですので「mV」の読みがそのまま「mΩ」に
換算できます。
マイナス極も似たような値で、接触抵抗は
「3～4mΩ」というところでした。
接触そのものの心配はなさそうです。

注意しなくちゃならないのは、スプリング電極が使わ
れている一般的な電池ホルダー。
スプリング電極を含めての抵抗はこの１桁上がります。
電池ホルダのスプリングの数だけ抵抗が生まれます。
電流が大きくなったときの電圧ドロップが影響する
回路もあるでしょう。

※関連
・電池の消耗を調べるために電圧を計るなら「四端子法」で
・【電池BOX】 うずまきバネ式の接触抵抗は板バネ式の数十倍大きい

不安な接続記号「●」

回路図の配線、電線や部品をつなぐ記号は「●」。
　　※「Ｔ」字でつなぐ場合だと省略の
　　　可能性があります。

過去、「十字接続はやめよう」を唱えたことがあります。
　・2014年11月15日：回路図での交差信号の描き方
　・2016年07月01日：回路図、配線の交差と接続
　・2017年7月10日：「十字接続は避ける」

図書館にリクエストした
　　・富田 豊 著　『すぐに使える!オペアンプ回路図100』

この本を眺めていたら・・・
　　ちょいと不安な「●」が出てきました。

・２－３９　対数変換回路 (p.53)

←★ のところの「●」。
　「何か部品につながるんとちゃうか？」
　「配線のつなぎを忘れてへん？」
っという不安を感じます。

さらに、２つあるトランジスタの型番も「なんだこれ？」
　　2SK2920は東芝の200V・5AというSW用MOS FET 。
　　2SC2920だと富士通の400V・15A。パッケージはTO-3。
何を誤植したんでしょ。

もう一つ。第2章　オペアンプ回路解説の最初。
・２－１　反転増幅回路 (p.12)


拡大


鉛筆書きで訂正されていました。

※正誤表を発見！
・https://www.maruzen-publishing.co.jp/fixed/files/pdf/293331/errata_pdf_293331.pdf
　　対数変換回路のはありませんでした。


※追記

ARO さんから指摘のあったログアンプ回路の図、
記事内に残しておきます。

・ICL8048のブロック図

私の製作物ではこんな回路を使っていました。
　　・「大声トライアル」の大声レベル測定用のログアンプ

詳細は→　http://www.vector.co.jp/soft/dos/hardware/se298245.html
測定値は「0～255」の範囲で、単位は「なん点」。
校正用機材が無いので「dB」ではありません。

手持ちの本にはこんな回路が出ています。

　　・稲葉保著「精選アナログ実用回路集」

　　・玉村俊雄著「OPアンプIC活用ノウハウ」

AROさんの指摘が正しいかと。

※さらに追記
正体不明の２つのトランジスタ「2K2920」。
これ、2N2920  の誤植と推測 。

6本足パッケージの
「デュアル NPN トランジスタ」
　　60V　30mA　350mW

容量マルチプライヤ回路

「容量マルチプライヤ回路」を調べてたらこんなのが。
　　・CQ connect：容量を大きくみせるマルチプライヤ回路

リライトした回路図↓

LTspiceの結果として、こんな特性が示されています。

　　（上記ページより (図8)）

「稲葉保 著　精選アナログ実用回路集」

にも同様の回路が出ています。
タイトルが
　可変抵抗器で容量を可変できる容量マルチプライヤ回路

低周波域で「可変容量コンデンサ」つまり「バリコン」を
作れるぞ！という興味ある回路です。
　　（ただし片側がGNDになる）

で、ここからが問題提起。
　　※試したわけじゃありません。

コンデンサとしての値を大きくしようとして
アンプA2のゲインを大きくしたら(R2を大きく)
A2が飽和するんとちゃう？

Cを100倍にしようとA2を100倍にしたら、増幅できる
信号振幅の1/100までしかうまく動かない。
±10Vなら±0.1Vまでしか扱えないということに
なるのでは・・・

どなたか、確かめていただければと・・・

昔々・・・
2011年04月21日：60Hzノッチフィルタ回路
FDNR回路を使ったんですが、ここでもアンプ出力の
飽和が悪さをしてました。
　　※シミュレーションじゃなく実回路で試しました。


※追記
「精選アナログ実用回路集」での回路を示しておきます。


VR1による倍率設定は「1～11」となっていて、
CQ connectのように欲張っていません。
　　（x100、x1000）

液晶表示コントローラ HD44780で迎撃

オリジナルデバイス：なんぎな日記(2023年5月10日)
に、HD44780が乗った液晶表示モジュールが出ていたので、
こちらからも迎撃してみます。

２種類のモジュールを発掘できました。

上側、東芝のが1987年4月製のようです。


HD44780、このサフィックスで内蔵しているキャラジェネ
のデータが変わります。
手持ちのHD44780データシート(1997年8月)、これで
示されていたのは「A00　A01　A02」の3種類。

・A00

・A01
 
・A02


「A01」と「A02」はずいぶん賑やかに見えます。

CG RAMエリアの8文字、コード0x00～0x07と0x08～0x0F
は同じものがは表示されます。
C言語では、0x00はnullターミネートされる文字列で
使われます。
ですので、0x08～0x0FをCG RAMの文字コードに割り当て
たいところなんですが、「BS」や「HT」「LF」「CR」の
制御コードと被ってしまいますんで、CG RAMを使う時は
ちょっと気遣いが必要です。

※関連
・液晶表示モジュールを４ビットモードで使ったときの空きピン処理

※Arduinoに絡めて
Arduinoでの液晶制御、一般には「LiquidCrystal」ライブラリを
使います。
8ビットモードだと、
　　LiquidCrystal(rs, E, d0～d7)　　　:10bit
　　LiquidCrystal(rs, rw, E, d0～d7)　:11bit
4ビットモードだと
　　LiquidCrystal(rs, E, d0～d3)　　　:6bit
　　LiquidCrystal(rs, rw, E, d0～d3)　:7bit
と、いちばん接続線数が少ない接続は
「4ビットモード」で「rs」と「E」を使った場合の
6本になります。

もう1ビット増やして「rw」を指定したら、
　　「busyチェックしてくれるので早くなるかも」
は、期待できません。
LiquidCrystalライブラリはbusyチェックは完全に無視。
「delayMicroseconds()」を使った時間待ちでタイミングを
作っています。

さて。。。この時間待ち。
LiquidCrystalライブラリのソース「LiquidCrystal.cpp」を
読みますと、初期化(begin)のところで、
　　delayMicroseconds(50000);
と「50ms待ち」をしているところがあります。

しかし、delayMicrosecondsにはこんな制限が・・・
・Arduino-UNOでのdelayMicrosecondsの設定は16383までだ！

液晶初期化のdelayMicroseconds(50000)、
　・ほんとにこれでエエの？
　・動いてるからエエんとちゃう。
っということしか言えません。