謹賀新年！ 本年もよろしくお願いします。

本年もよろしくです。
　　※例年ですと、次男から「絵」がやってくるのですが、
　　　２日前から発熱で寝込んどりますわ。

絵のかわりにグラフを。
ここ５日ほどの出窓の「温度・湿度・ヒータ制御」のデータです。

ヒータ制御する前は結露に悩んでおりました。
2016年01月17日：出窓の結露：その後
DHT11を使った出窓の結露対策用ヒータ制御回路

今朝の出窓です。　結露は無しに。

<１>が人感センサー。
焦電センサーで出窓前の「人」を検出しています。
・2015年01月27日：出窓用焦電センサー検出回路

＜２＞が2021年1月22日：出窓に「跳ねるLED」

＜３＞が2021年4月16日：「ぶつかるLED」

＜４＞が2023年5月4日：出窓：鯉のぼりを振る

これで「えべっさん」を振ってます。

＜５＞が2021年2月8日：「からくり時計」出窓のアトラクションに

人感センサー検出で、あれこれ「動き出す」のですが、
「ピピちゃん」の鳥小屋が出窓のそばにあるので、
音が大きなモータ駆動のアトラクションは止めて
います。

グラフの中の「▼1～▼3」印のところ、
下側だけ空白になった部分は。
　・温度+湿度を検出してヒータをオン。
　・過加熱防止用サーミスタが働いて通電をオフ。
こんな制御状態を示しています。
「▲4」は正月への模様替えのため、出窓のカーテンを
開けて女房がゴソゴソしていたタイミングです。

ステッピングモータ駆動回路を24Vだけで #2

2024年10月29日：ステッピングモータ駆動回路を24Vだけで
この続きです。
この記事は、
　　Pololu DRV8825 Stepper Motor Driver
を使って、モータ用電源の24Vだけで駆動用パルスを
作れたらというお試しのためのVCO回路の説明でした。

DRV8825は、高電圧のモータ用電源から、制御回路用の
電源(3.3V)を作ってくれる機能を持っているのです。

出窓であれこれ使っている
　　Pololu A4988 Stepper Motor Driver
はこんな具合に外部から制御用電源を入れなければなりません。


モータ電源以外に制御電源が必要なのです。
内部の接続はこんな具合。


しかし、内部で3.3Vを作ってくれるDRV8825の使用例
でも、制御用電源をつないでいます。

そして、内部で作られる3.3Vはモータ電流の調整
だけに使われています。

3.3Vを取り出したら制御電源として使えるのでは
っと思ったのですが、甘くなかった・・・

DRV8825の内部回路はこんな具合。


3.3Vを出すには/SLEEP入力をHにしなくちゃならな
いのです。

(1) /SLEEPは1MΩで/RESETは100kΩでIC内部で
　　プルダウン。　ということはL。
(2) /SLEEPがLだと3.3V出力は出てこない。
　　/SLEEP=Lならドライバ全体がスタンバイ。
(3) 3.3Vを使うには/SLEEPをHにしなくちゃ
　　ならない。
(4) そのHはどこから持ってくるの？！

っと、24V単一電源で動かすにはこんな問題が
立ちはだかるのです。
24V電源投入で「ロジックH」を作る必要がある
わけです。
まずは、これをしないとドライバが動いてくれ
ません。

ということで、24Vで動くVCOを作っても、
DRV8825は動いてくれないのです。

ツェナーダイオードを使ってのロジック電圧発生
でもかまいませんが、レギュレータを使って5Vを
作ってしまうほうがてっとり早いかと。

ということで、24Vで動くVCO回路はいらない子に。

VCO、最終的にこんな回路を実験していました。

2個入りのオペアンプとコンパレータを一つずつ
使いました。
0.1Vで11Hz、10Vで1.14kHzとエエ感じで
周波数が変化しました。

しかし、ややこしいことするより、PLL VCO IC
「4046」のほうが簡単です。

～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
※追記：DRV8825の電流調整

AREF、BREFの電圧(ボリュームR1=10kで調整)と
電流検出抵抗R2とR3の抵抗値でモータの駆動電流
(ピーク値)が決まります。
TIのデータシートにはこのような記述があります。
　　VREFが2.5Vでフルスケール。 (3.3Vではない)
　　Ichop = VREF ÷ (5 X Rs)

PololuのモジュールではRsは0.1Ωなので
ボリュームをmaxにしてると、計算上は
6.6Aということになってしまいます。
2.5Vでも5A。

そして電流設定ボリュームR1がややこしい。
右回し(CW)で電流が減るのです。(逆の感覚)
　　A4988はCWで電流増(普通の感覚)。
　　ボリュームに分圧抵抗R5も入ってる
　　ので電流調整が容易い。
DRV8825だとR1の調整がむちゃくちゃ微妙
なのです。
ちょっと触るだけで大きく電流値が変化して、
思うところに合わし込められません。

出窓で動かしている小型のステップモータだと
40～50mA程度で十分なトルクが得られるので、
モジュールのままのボリュームだとほんとに調整
しづらいのです。

DRV8825を使う時は注意してください。

ステッピングモータ駆動回路を24Vだけで

「出窓」で使っているステッピングモータ駆動回路。
　・2023年5月4日：出窓：鯉のぼりを振る
　・2022年5月17日：「壊れたオルゴールの人形」を回せ！
　・2022年5月8日：「ダイソーの観覧車」を回せ！ 回路図
これらは
　・POLOLU A4988 Stepper Motor Driver Carrier
を使ってステッピングモータを駆動しています。

モータの電源は24V。
出窓前の人感センサ検出オンで、DC24Vが供給されるのです。
その電源を使って回路を起動します。
　　常時回しているともったいない。
　　振動(音)が出るのはうるさい。

そして、これらの回路では
「回すためのクロック発生回路にDC5Vが必要」
ということで、DC24V入力DC5V出力の非絶縁型ですが、
DC-DCコンバータを回路に乗せてます。
これがちょいともったいない。　・・・気がする
　　　秋月で買える安価なものなのですが、
　　　う～む。

昔々・・・
　　24Vを5Vに落とすのにTO92の78L05(100mA)
　　三端子レギュレータを使ったら、ちょいとばかし
　　発熱がぁ・・・
　　自分のバイアス電流だけでも熱くなってしま
　　ったのです。
　　それでTO-220形状のレギュレータに変えたこ
　　とがあります。　※イヤな記憶
　　　　例えば、ドロップ電圧が19V。
　　　　バイアス電流も含めて20mA消費だと
　　　　それだけで380mW。　1/2.6W。
　　　　定格電力の半分まで行っちゃいます。
今のレギュレータだとバイアス電流も小さく
なっているでしょうから、こんなことはないの
でしょうなぁ。
　　ちょっと調べたら、HTC製のが、78L05という名な
　　のに「5V出力タイプの供給電圧は20Vまでにしておけ」
　　なんて記述が。
そんなこんなで、24V→5VではDCコンを使うように
なりました。

ステップ・モータ・ドライバの駆動用クロックの
発振回路、電源オン時にモータをスロースタート
するのにVCO IC(4046)を使っています。
　　最初は低い周波数で起動。
　　時間とともにクロック周波数を上げて定速状態に。
というのをこのIC一つでしているのです。
この回路にDC5Vが必要なのです。

これをDC24Vだけでできればええなぁっというのが
今回の実験。

　　※ドライバモジュールにも課題が。
　　　POLOLU A4988にはモータ電源の他に
　　　ロジック回路用電源VDDが必要なんです。
　　　ですから、24V単一で動かそうとすると、
　　　このモジュールは使えません。
　　　そこで、モータ電源から内部動作用電源を
　　　作ってくれる DRV8825 を使おうとしてい
　　　るのですが、このモジュールにも悩みどころ
　　　があるのです。
　　　　　(追って解説)

まずは、24Vで動くVCO回路を作るのが目標です。
オペアンプを使ったVCO回路は、LM324やLM358の
アプリケーションノートで解説されています。
　　※昔話
　　　ナショセミのデータシートに回路が掲載され
　　　ているのですが、古いのだと一段目と二段目
　　　の出力がつないで書かれていたりして
　　　初心者イジメの回路になっていました。


　　ICメーカーが提示するサンプル回路、
　　信じちゃいますよね。

今どきはこの解説↓でしょうか。
　・CQ出版 オンライン・サポート・サイト
　　　　CQ connect：電圧制御発振回路の制御電圧と発振周波数
　　　　　※回路をリライト

しかし、これにもイケズがあるのです。
この解説では
　　理想的な入出力レール・ツー・レールOPアンプ
を使うと但し書き。
この約束事を破って、上に示した単電源汎用のLM358
やLM324で試すと・・・ありゃ。動かないゾ
っということになっちゃうのです。

関係するのは電源電圧。
電圧がオペアンプが動作し始める最低電圧
2.5V～3.5Vくらいなら発振するのですが、
4Vくらいまで上げると方形波出力がLに張り
付いて発振が止まってしまうのです。

発振中はVaを中心電圧とした三角波が出ます。
しかし、電源電圧を徐々に上げると、デューティが
狂ってきて最終的にVbがLになって止まってしまう
という現象がおこります。

このときの「Lのレベル」。
これが問題で、発振が止まるときはNPN
トランジスタQ1のベースをオンできる
くらいの電圧(GNDに張り付かない)になって
いるのです。

Lを出しているのにQ1がオン。
Vbが0Vから浮いておよそ0.6Vくらいになっちゃう
のが原因です。
電源電圧上がるとコンパレータとして使った
オペアンプの出力電圧が下がりきらないのです。

で、対策。
その１。
　　VbがLになる状態でオペアンプが引き込む
　　電流を減らせば出力電圧が下がります。
　　現在10KのR1をもっと大きくすると
　　(ヒステリシス幅が変わる)とちょいましに
　　なりますが、24Vでは動きません。
　　電圧を上げると、やはり発振停止。

その２。
　　Q1のB-E間にRBを入れてVbを分圧。

こうすると、Q1のベースがオンする電圧に
余裕が出て、電圧24VでもQ1がオフできる
ようになって発振してくれます。

ナショセミのコンパレータLM339のアプリケーション
では、こんな回路が示されています。
これだと、トランジスタのオン電圧は関係なくなります。

コンパレータは低速ならオペアンプとしても
使えるぞっというサンプルになるかと。

でも・・・
コンパレータ方式のVCO、昔のデータブックには
こんな初心者イジメの回路例も！



一段目と二段目の出力が衝突。
このコンパレータの場合、出力がオープンコレクタ
なので、信号が短絡しても過大電流は流れませんが、
正しい動作はしません。

※関連
　　・2017年7月10日：「十字接続は避ける」
　　・2023年6月7日：不安な接続記号「●」
　　・2016年07月01日：回路図、配線の交差と接続
　　・2014年11月15日：回路図での交差信号の描き方

さて・・・
電源電圧を24Vにして発振できたとしても、
モータドライバへの駆動パルスの最大電圧は
5Vで24Vのパルスを5Vに制限する方法を
考えなくてはなりません。

簡単にすますなら、ツェナーダイオードで
クリップかなぁ。

※電源電圧
オペアンプLM358もコンパレータLM393も片電源なら
24Vで使えますが、最大電圧に注意がいります。
サフィックスにより微妙に異なるのです。
メーカでも違います。
データシートのバージョンにより書いてあることが
異なることもあります。
TI製だと、
　　LM358、LM393ならmax30V。
　　LM358B、LM393Bならmax36V。
　　　「B」付でオフセット電圧などが改善。
さらに、
　　LM393Lとなると、CMOSになって電源電圧
　　範囲が1.65～5.5Vに。


※続き
　　・2024年10月31日：ステッピングモータ駆動回路を24Vだけで #2

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』に人感センサー

ひさしぶりの小学校校庭キャンプ(4年生が対象)、
あれこれ反省点が。　(電気回り担当として)
　　・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
これがずっと働きっぱなしで面白くない。
ずっと音を出すんじゃなく、子供が近づいたタイミングで
(びっくりさせるために)働かしたい。

これ　→　・きもだめし用怪光発生装置
は、人が近づいたらピカピカピカピカ～。
ちゃんと人感センサーを装備しています。

怪音＆怪光発生装置を作ったときはそこまで考えてな
かったんで、スイッチオンでず～っと音が出ていて
ランプが点滅(ふわふわ～っと明暗)しています。
　　小学校校舎の真っ暗な廊下で、コレが鳴って光っている
　　のは・・・大人でも不気味です。

電源はAC100Vなんで、外付け人感センサーで100Vを
開閉すれば良かろうと、先日の
　　・データシートが見つからない！シャープのSSR「S201DD2」
となったのです。

人感センサーの手持ちを探すと、パナソニック製の
古～い AMN13112 を1個発見。

これでも良かったんですが、アマゾンを探すと使えそう
なのがずいぶん安価で出ています。
入手したのは AM312 という型番。
　　　　　　　　↑
　　　　　これはaliexpressの画面

左側の2つがAM312。
右がパナのAMN13112。


カバー(レンズ体)を外すと、

窓が見えます。

調べると、こんな回路になっていました。

3本足は3.3V出力のレギュレータ。
+電源にノイズが乗っていても、ちょい安心。

パナソニックのがP-ch MOS-FETのオープンドレイン
(オンで電流を流し出す)になっています。

今まで、人感センサーといえば、この回路だと考えて
いました。
　　いったんNPN Trで受けてマイコン入力などと
　　インターフェース。

AM312は電圧出力で、出力端子間に20kΩの抵抗が
入っています。
そして、レギュレータが内蔵されていてセンサーの
駆動電圧は3.3V。
　　※3.0Vと記されているページもありますが、
　　　やってきたのを計ったら3.3Vでした。
NPNのデジトラで受けるにはベース抵抗の値に注意し
ておかなければなりません。
　　Rbの比が1:1のものだと要注意。
　　10k:10kだと20kが入ると3:1になって
　　Vbが0.8Vちょい。　なんとかオンするか。
　　4.7k:4.7kだと24.7:4.7で0.53V。
　　オンは無理かと。

Arduinoで使うには、Hで3.3Vだし、L側も入力の
プルアップ抵抗を有効にしてると、どうなるか。
デジタル入力だと、H/Lをうまく検出できないかも
しれません。

パナのとAM312の検出感度を比べてみると、パナの
ざっと半分。
パナのはスペックどおりに4～5mで感知。
でもAM312はそのざっと半分。
2～3mというところでしょうか。

そして、AM312は突発的(雑音的)な検知で反応しないよう、
安定して出力がオンするように時間を設けてあるのです。
それで、反応が遅くなっているようで、近づいたのに
なかなかオンしないと感じます。
　　通り過ぎてしまって・・・あれれ。

パナのはスパッと検知しますが、ノイズ的な突発的信号を
無視する操作を装置側でしなければいけません。

※関連
・出窓用焦電センサー検出回路
・出窓用焦電センサー検出回路その後

※内部回路
・AM312

・パナソニック  AMN13112

※参考ホームページ
・AS312 (AM312) Mini PIR module review


※人感センサーの略号
『PIR』センサーと記されているのですが、PIRって何？を
調べますと・・・
　　・Pyroelectric Infrared PIR Motion Sensor 
「Pyroelectric」は
　　焦電効果(しょうでんこうか)： pyroelectric effect　と

こんなのも
　　・Passive Infrared Ray　　赤外線の「IR」


人感センサー絡みで作っておきたいのが、「自動ランプ点灯回路」。
人の接近を検出してランプを点灯(電池運用で)し、
「真っ暗な廊下で待ち構えるお化け(PTAのお母さんが工夫を
凝らし)」を下前方から照らして、子ども達を驚かそうという魂胆。
今はお化けが自分でランプを持っていて点灯操作。
　　※怪光点滅装置の近くなら自動点灯はできますが
　　　これは100V運用なので、コンセントから延長コードで
　　　という使い方。
電池運用だと、どこでも使えます。
LEDランプをパッと点灯するのじゃなく、フワ～っ明るくなる
ように制御したいところ、

出窓の夜間照明用LEDを交換

出窓に夜間照明用LEDを取り付けたのが2012年の2月 。
Lアングルに1WのパワーLEDを7直2列の計14コ
取り付けて、24V電源で夜間だけ照明しています。

最近になって、「なんか暗なってきたなぁ」
ということで、14コ全数を新しいものに交換
してみました。

使ったのはストックしてあった同じ型番の
パワーLED。
単純にハンダ付けを外して交換。

照度計 ： トラ技 2016年5月号 に掲載
で、工事前と工事後を比べてみると交換後は
ざっと「倍の明るさ」になりました。

「こどもの日」モード  からちょっと「夏」になっています。

出窓：鯉のぼりを振る

「鯉のぼり」、振れました。

※関連
・2023年4月26日：出窓：鯉のぼりを振れたらというリクエスト
　　　↑
　　これがスタートで失敗案件
・2022年5月17日:「壊れたオルゴールの人形」を回せ！
・2022年5月4日:緊急指令！　「ダイソーの観覧車」を回せ！
・2022年5月8日:「ダイソーの観覧車」を回せ！ 回路図

説明には動画が要りますなぁ。
「出窓」の中から見た様子です。





メカ細工はあり合わせのパーツで。
旗振り棒は百均カメラ三脚の足。
　　※なぜか2本だけ残っていた
モータ軸の回りは、金属スペーサーを加工。
リンク棒はΦ2.0のシンチュウ棒をコの字に
曲げて。
その抜け止めは圧着端子の根元を残して
切断し、それを先に圧着。
　　※こちらからは見えないけど

※ユニポーラ→バイポーラ改造
ユニポーラ ステッピングモーター 28BYJ-48 5V
を「バイポーラ」に。


中央の赤線がユニポーラ接続でのコモンになります。
これを切り離します。


ステッピングモータのドライバユニット「A4988」は、
モータ定格の「5V」ではなく、12Vや24Vの電源を
供給して使います。
　　※1/16までマイクロステップの設定もできるので
　　　便利です。
基板上の半固定抵抗を調整すれば、モータの駆動電流を
設定できます。
駆動トルクに見合った電流にしておけば発熱が少なく
なります。
　　※出窓の電源回り、出窓の前に人が来たか
　　　どうかを人感センサーで検出していて、
　　　一定時間検出が続けばオン、
　　　検出が無くなってしばらくしてからオフ
　　　というふうなラインをこさえてあります。
　　　AC100V、DC24V、DC5Vの3電源が
　　　オン・オフします。

出窓：鯉のぼりを振れたらというリクエスト

「こどもの日」前、現在の出窓。

鯉のぼりが二つ。
右側の3段のは、回転テーブルに乗せていて
回っています。
中央の2段の、これはクリップで止めている
だけで静止。
その下の横行ブランコは左右にユラユラしてます。


この2段の鯉のぼり「左右に振れたら可愛いのに・・・」
というリクエスト。

モータの回転運動をカム機構的なもので左右の振りに
すれば良いのですが、減速機付のDCモータ、けっこう
うるさい。
常時回転は嫌がられます。
　　出窓の裏側にピピちゃんの寝床(鳥カゴ)
　　があるんで、現在の出窓、音がうるさいのは
　　停止中です。

あれこれ考えられますが、
　「秋月で買ったマイクロサーボがあったはず」
と引っ張り出してきました。
「SG90」 です。でも手に入れたのはずいぶん
昔ですんで現行品とは性能が異なるかもしれません。

出窓、常時動いている(光っている)ものだけでなく
人感センサで人が来た時だけ電源が入るように
しているのがあります。
　　※暗くなると天井に照明が点る。

これを使って「振る」ことを試してみました。
その予備実験です。

マイコンを使えばサーボ制御のPWMなんか簡単
に出力できますが、ここはあえてアナログで。

まずは左右に「旗振り」するための元信号となる
正弦波。
　稲葉 保さんの精選アナログ実用回路集
にヒントがあります。

「長周期でも安定」というのが特徴。
これを単電源で動くようにアレンジ。
周期は2秒ほどに。

VR1で中央電圧を決めて、VR2で振幅を調整します。
　　※A2Aの働きは「レールスプリッタ」とも
　　　言えます。

こんな波形が出てきます。


この波形でサーボへのPWMパルスを振れば、左右に
棒を振れるかと考えたのです。

PWMパルスの発生は2つの「555」で。

これで動いたんですが、あれこれ問題が発生。
まず上図の黄マークの回路。

人感センサーによる電源on/offでの「起動・停止」だと、
起動時に短パルスが出てしまい、棒が目一杯まで振っ
ちゃってから設定した振幅に落ち着くのです。
これでは、あきません。

電源投入後、正弦波の振幅がが落ち着いてから
PWMパルスを出すようにしないとということで、
リセットICを追加しました。
　　　※これだけで面倒やなぁ！モードに。

起動の様子です。

3秒ほど遅らせてPWMパルスを出すようにし
ました。
しかし、電源断時の停止位置との関係で、
「パサッ」っと急に振られることがあります。
　　※もうひとつやなぁ。

もう一つの問題が電源電流。
上の波形を見ても分かりますが、1.0Aほどの
ピーク電流が流れるのです。

もうちょっと詳しく見ます。
リセット解除、起動直後のPWMパルスと電源電流。


安定駆動中の様子。


この電流パルス、アナログ回路には大敵で
PWM制御パルスがちょっと振られてしまい、
振り幅が不安定になることがあります。
　　※ブレッドボードでの試運転
サーボモータへの電源供給ラインと制御回路の配線、
安定した制御のために、ちゃんとしておかないと
いけないようです。
　　※デジタルだと気を使わなくても・・・

ということで、サーボモータによる旗振りはあきらめて、
単純にカムか押し棒で旗を振ることを考えてみます。
駆動モータとその減速機構の音も含めて、出直しです。

※そうそう CMOSのオペアンプ。　安価に買えて
便利だった「LMC6482」、秋月が扱いを止めて
しまいました。
　　他の部品店ではむちゃ高価に。
今回はNJU7062 を使いました。
　　※参考 単電源オペアンプの入出力特性を調べる

「壊れたオルゴールの人形」を回せ！

何時の頃か・・・壊れてしまったオルゴール。
ピアノの中にオルゴールが仕込まれています。
ピアノの天板の上、さらに円板があって、そこに
お人形さん二体と鳥さんが乗っています。
オルゴールを鳴らすとこの円板が回転するとともに
お人形さんと鳥さんがクルクルと回転します。

動力はオルゴールのゼンマイ。
そのゼンマイが切れてしまって動かなくなってしまった
ので放置状態に・・・。
　　※「ゼンマイの巻きすぎに注意」っと書いてあるのに
　　　巻き過ぎたんでしょうなぁ。
　　　ゼンマイ終端の固定部が断裂していました。

「かわいいし、出窓にデビューさせてやりたい」という
女房殿からのリクエスト。
　　・音はいらない
　　・人形の乗った円板を回したい
　　・可能なら人形さんもクルクルなるように
という要求仕様。

ベースからゼンマイの機構部を取り外し・・・
「うまいこと取り付けられるモータはないかなぁ」と
部品箱を物色しますと、出てきました。
　　・ステッピングモーターとその駆動回路をごそごそ
ここに出てきましたユニポーラの「SPG20-1332」。
これがうまい具合に装着できました。
　　※SPG20-1332、秋月電子で買ったものですが、
　　　今はもう売り切れ状態です。


お人形さんがクルクル回る仕掛け、巧妙に作られています。



ドライバー回路、「A4988」を使うため、ユニポーラを
やめて(中点タップをすっ飛ばし)バイポーラで使います。

パルス出力回路は簡単に「VCO 4046」を使いました。


※人形さんの動きは、動画を見てもらわないと。
https://www.youtube.com/watch?v=fF6ch1IA0_8

「ダイソーの観覧車」を回せ！ 回路図

緊急指令！　「ダイソーの観覧車」を回せ！
こんな回路で回します。


ステップパルスを出すだけですので、もっと小さなマイコン
で良いのですが、「汎用性」ということでArduino-UNOを
（乗っているチップ ATmega328P）をベースにしました。

ドライバは「A4988」。
ゆっくり回すので1/16のマイクロステップで使っています。
1回転が32768パルス。
最大速度と加減速を半固定ボリュームで設定できるように
しておきました。

そうそう。
24Vから5Vを作っているロームのDC-DCコンバータBP5293-50 。
発熱しないんで小物の工作で便利に使っているのですが、
どうやらディスコンのようです。
秋月電子の在庫はまだ大丈夫のようですが、検索すると
　「終息品」「製造終了」「注文不可」
の案内が出てきます。

※追記
ユニバーサル基板に手組みした回路。

Arudino-UNOとつなぐのではなく、28ピン・ソケットに実装した
Atmega328Pで動かしています。
左下の緑色基板が「A4988」ドライバ回路です。

※制御波形


空いたポートにテスト用のパルスを出していますので
オシロを使えば処理時間が「見え」ます。

1msのタイマー割り込みで加速・減速処理をしています。
一定速度になると、周波数からOCR1A設定値を計算する
処理が無くなり、割り込みの処理時間が短くなります。


24V電源がオフした時の「減速」処理です。

電源ラインに入れたコンデンサに残ったエネルギー
を使って、急停止ではなくスローダウンできればという
ことで試してみました。
パルス周波数を4kHzまで上げると、先にコンデンサの
電圧が落ちてしまいます。

マイコンを使って制御しましたが、これくらいの処理なら
ステッピングモータを「ゆっくり回す」 回路のように、
「VCO：4046」を使ってパルス周波数を制御するほうが
簡単でしょう。
　　・電源オンで勝手に走り出せばよい。
　　・アナログ的にスローアップ、スローダウンできる。
　　・正逆回転制御は不要。

こしらえた制御プログラム、けっこう複雑です。
　　・16bitタイマーのOC1Aでパルス出力。
　　・タイマー2で1ms割り込み。
　　　　　この中で加減速制御
　　・速度、加減速設定ボリューム値はA/D割り込みで。
　　・割り込みと競合するwordデータの扱い。

※スケッチ：　・ダウンロード - wheel1.txt
　　　(ファイルタイプ、inoではなくtxtにしています)

※出窓に設置 (5月10日)

音は静か。
モーターのドライブ周波数も気になりません。
周波数は約2kHz。
一回転32768パルスなんで、15～16秒で1回転。
A4988ドライバ基板の半固定抵抗、24V電源の電流と
して40mAちょいに調整。
　　（制御回路の電流も含めて）
これで駆動トルクは十分。
長時間運転しても、モータの発熱は気になりません。


※youtubeに動画をアップ
　　・https://www.youtube.com/watch?v=G9pLAnvU-uU
音声がザワザワしているのは、再開したご近所の居酒屋さん。
（我がガレージじゃない）