基板ショート・チェッカ、役に立つ

トラ技2023年1月号(通巻700号記念誌) に載せてもらった
「基板ショート・チェッカの製作」。


日常は、ショート・チェッカとしての使い方より
「1A定電流源」として接触抵抗や低抵抗、線間抵抗の測定に
利用しています。

先日のこと、とある修理案件で本来の使い方で活躍
しました。
基板の5Vラインがどこかでおかしくなって(完全な
短絡ではない)、回路が動かないという症状。
電源アウトで回路が動かないので信号を追いかけるこ
とができません。

修理基板の電源ラインにこのチェッカーを接続して
1Aを供給。
テスターで最小電圧を示す場所を探索するという
方法で調査を開始。
短絡じゃないので、最小値を示す場所が重要です。
結果、この写真の「74HCT04」が逝ってました。

ICを抜いたら短絡は解消。
交換したら動き始めました。
これがつぶれた原因は不明。
ということで、ひさしぶりに本来の使い方ができました。

LEDの絶対最大定格：逆電圧(Vr)への反論

電子部品それぞれに設けられている「絶対最大定格」。
　・なにがなんでも越えちゃダメ。
　・越えたらつぶれるかも。
　・越えるような設計、誰がした。
という解釈かと。

で、この絶対最大定格について(LEDに限って)
　・重箱の隅モード
　・いまさら
なんですが、どう考えたら良いか・・・
　　皆さんのご意見を！

LEDのスペックに記された「絶対最大定格」の中に
「逆電圧」が出てきます。
この逆電圧、たいていが「5V」。
　　　※単素子の場合。
　　　※中には4Vや6Vというのもあります。
　　　※電気的特性の項目に、逆電圧4Vなら
　　　　最大10μAの逆電流が流れるとかが記さ
　　　　れています。

LEDに逆電圧が加わる回路といや7seg LEDの
ダイナミックスキャン。

簡単に2桁の7seg LEDを図示します。
カソードコモンで駆動するように記しました。

右桁を駆動して、AセグはオフでBセグをオンした
ところがこれ。

この駆動方法、アノードとカソードともCMOSレベルで
ドライブすると、消えているD1が逆接になります。
5Vで動く回路なら、5Vが逆に加わって、絶対最大定格の
逆電圧に達します。
駆動回路が5Vよりちょい上の電圧なら絶対最大定格を
越えちゃうわけです。

回路的に逆電圧を避けようとするのなら、
　　・アノード側あるいはカソード側、それとも
　　　両方とも、オープンコレクタ(ドレイン)
　　　の素子で駆動。
という方法があります。
　　※5Vより大きい電圧じゃないとLEDが光らない
　　　なんて時はこの方法です。(2直,3直の場合など)

そして、マイコンのポートで直接駆動するのなら、
　　・駆動しないところを「入力ポート」にして
　　　逆電圧を避ける。
こんな方法もあります。

しかし、CMOS出力ポートでH/L駆動して逆電圧を加えても
壊れないというのも経験しています。

この「大丈夫だ」という理屈の説明をどうすれば
なんですが・・・
　　・電流制限抵抗があるので、逆電圧を超えても
　　　最大電流、最大電力を越えないから大丈夫。
と言えるかなぁ、と思います。

しかし、「劣化はしないのか？」となると、スペックの
記述からは読み取れません。

ネットを探すとトランジスタの劣化についてこんなのが
見つかります。
・トランジスタの“落とし穴”はブレークダウンにあり：EDN japan

　　※電流制限されていない状態でB-E間に
　　　逆電圧が加わったのが原因でしょうけれど、
　　　「劣化」と呼んでよいのか・・
　　※制御されたブレークダウン(電圧は超えるけど
　　　電流、電力はOKの範囲)ならどうなる？

いかがでしょう。


※追記
・2022年12月20日：ガレージのLED表示デジタル時計がダウン
・2012年08月03日：16セグメントLEDを使った時計：回路図
　　※カソード、アノードともTr(オープンコレクタ)で駆動

・2022年12月21日：7セグメントLED駆動用IC「TM1637」
　　※このICは両方ともオープンドレイン
・カソードコモン7セグメント用LEDドライバー MAX7219
　　※CMOSで駆動とは記されていないが、
　　　コモンはオフ時にV+、セグメントはオフ時に
　　　GNDになると記されてる。

以下、逆電圧になる回路。
・2018年5月31日：電波チェッカ用レベル表示回路案
・2018年9月27日：電波チェッカ用12LEDレベル表示回路
・2022年12月14日：Arduino UNOを使ったUSB電流計 4桁表示も
・2022年11月29日：Arduino UNO(のチップ)を使ったUSB電流計

逆電圧といっても、電流制限抵抗が入っている
おかげで、もろに電源電圧じゃなく反対側の
Vf電圧が加わるようになる場合もあります。

逆電圧にしても、最大電流、最大電力を越えなければ、
破壊には至りません。
しかし「劣化はどうや？」っと言われたら・・・
　　わかりません。

ご意見をお待ちしています。

4-20mA電流ループといえば「アイソレーション・アンプ」

4-20mA電流ループを使った計装回路。
その「受け側」(制御装置側)で使っていたのが
デイテルの絶縁アンプ「AM-I2120」です。

裸で置いてあるのはもうこれ一つです。

とある土木関係の制御装置で使っていました。
　　※まだ、生きている機械があるんで、
　　　メンテ用に基板は置いてあります。

どんなもんか紹介しようと思ったら、
ネットを探してもデータシートが出てこないゾ。

アナデバのAD202 あたりが互換品だったはず。
　　　↑
　これも廃品種。

これを使った装置のファイルを引っ張り出してきたら、
こんな資料が出てきました。

　　　※ダウンロード - datel_ami2120_scan.pdf

土木装置の先端に付いた圧力センサーから4～20mAの
信号をもらって、ごそごそ。
センサーと制御装置間の距離が長いのと電線の巻き取りに
スリップリングが入っているんで、4～20mAの電流ループ
を使いました。

「デイテル」ってどうなったんだっけ？
昔、ADCやDACをあれこれ使った記憶があります。
パーツボックスを探せば出てくるかな。

「A-Dコンバータ活用 成功のかぎ」

図書館で借りてきました。
CQ出版のアナログ・デザイン・シリーズ
　　A-Dコンバータ活用 成功のかぎ
　　　　著者：松井邦彦
サブタイトルが「変換のメカニズムと性能の引き出し方」



出版が2010年8月。
大阪市立中央図書館の2階、「技術・産業コーナー」。
書架に並べられた場所、天井に近かったせいで
照明で焼けた(色が抜けた)のでしょう、背のところの
赤色が薄くなってます。
　　※看板の色にしろ赤色ってダメージを受け
　　　やすいですよね。　どんな理屈なんだろ。

ページを繰りますと・・・
「おっ。　同じことやってる。」と
　　　※ひょっとして著者さんがトラ技に書いていた
　　　　昔の記事を見て、それを私が真似っこした
　　　　のかも。

まずDC-DCコンバータの出力に入れる
「コモンモードフィルタ」。


実物での実験。
・2020年10月13日：「MAU109」の出力にコモンモードフィルタを付けてみる
・2020年3月23日：非絶縁型降圧DC-DCコンバータの出力ノイズ低減あれこれ
・2016年02月29日：TDKのコモンモードフィルタ　廃番に

そして、オシロのプローブにいれたクランプタイプの
パッチンコア・フィルタ。



これは私の作業机上のラックに置いたオシロ。


使ってるプローブ、みんな入れてあります。
使い勝手の関係で、根元側なんですが先っぽと
どっちがエエんだろ。
比較したことないなぁ。

ナットがぁ！？ 9年前の残党を発見

2013年12月16日：ナットがぁ！？　その２
2014年06月12日：ナットがぁ！？　その３

異常ナットがまだ潜んでました。

赤マークした左側がアウト。
ビスがねじ込めません。
右のはOK。

パーツボックスから根絶したつもりだったんですが・・・

クリック有りのロータリーエンコーダ

2022年8月24日：パルスジェネレータを作ってみた：箱に入れた
で使ったのはアルプス製のロータリーエンコーダ
　　　・EC12E2420801(秋月)
そして、この記事では、
2020年9月12日：ロータリーエンコーダーの2相パルスをピン変化割り込みで取り込む
　　　・Bourns ECW1J-B24-BC0024L

今回の工作、アルプス製の手持ちを切らしてしまったんで、
ボーンズのを使ってゴソゴソしてました。

ところが・・・
「パルスジェネレータ」で使ったエンコーダの入力処理、
　　・2020年9月16日：ロータリーエンコーダーの2相パルスをタイマー割り込みで
だと、ボーンズのでは取りこぼしが生じるのです。

なんで？　っとオシロの出番。
　　※動作実績のあるモノ(ソフトもハードも)
　　　がアウト！って、けっこう精神的ダメージ。

※状態
・待機状態でA、B信号ともオフで、1クリックで
　A相にLパルスが出るのはアルプスと同じ。
・アルプスのに比べてチャタリングが大きい。
　　　これは1000PFコンデンサをGND間に入れる
　　　ことで解決できる。
・しかし・・・このパルス幅が短い。
　　　前の記事に出した波形を見なおしたら、
　　　そうなっている。
・現在のチャタリング除去は、0.5ms周期の割り込み
　で4回安定。=2ms
・ところが、高速に回すと1ms近くまで
　パルス幅が短く。
・パルス抜けの原因はこれ。

2020年9月12日 の実験では、ボーンズのを
　　「クリック無し状態に改造」
してあれこれしていたので、短パルスの出現に気が付か
なかったのでしょう。
1ms近くまで短くなった波形をオシロで観察していた
のに、です。

今朝、試すとこんな波形が出ました。

チャタリング＋バウンズはコンデンサで取れます。
でも、想定より短い接点オンのタイミングはソフトを
手直ししないとダメです。

タイマー割り込みでの処理、アルプス製のエンコーダ
だと、コンデンサ無しでも安定に動いてます。
どうしたものか・・・

ボーンズのカタログにある推奨回路、
　　MC14490で「5ms」のディレー
と、記されてますが、そこまで遅らせると
パルスが無くなっちゃいます。

メカ絡みの電子部品、「使ってみないと分からんわ」の
例でしょか。

※0.5ms=2kHzのタイマー割り込みを0.25ms=4kHzに
早くして試してみますわ。

※現状(0.5ms割り込み処理)での抜けの様子。

・正常時1


・正常時2


・A相パルスがちょっと短くなって、抜けが発生

前半3つはOK。　右の３つがアウト。
4クロック分、安定しなかったのでチャタリングと
判断してしまった。

※MC14490の内部構造

4ビット続けて同じ入力(H/L)が出現したときに安定と判断。
入力にはプルアップ抵抗が入ってます。
16ピンに6素子入っているんですが、入力と出力のピンが
イケズな配置なんです。
TTLの240や241、244に倣ったんでしょうけれど・・・

7セグメントLED駆動用IC「TM1637」

7セグLEDが付いたモジュールをあれこれ見ていて、
こんな駆動用ICが見つかりました。
秋月でも扱っています。
　　・TM1637：Titan Micro Electronics Co.,Ltd

2線で通信して(I2Cとは異なる)表示データを
送り込む仕掛けです。
セグメントが8つでコモンが6つ。
6桁のアノードコモン7seg LEDを駆動できます。
各セグメントに入れる抵抗は要らないようで、
駆動デューティを変化させて明るさをコントロール
できるようになっています。

そして、データシートには16個のスイッチをスキャンできる
と記されています。
セグメントの駆動信号を使って、リターン線が2本。

しかし・・・推奨回路図を見ると



2つのスイッチを同時に押したら、
ありゃま。セグメントデータが短絡して
おかしな表示になるのではと。

データシートにはこんな記述。
　「TM 1637 doesn't support combined key pressin」
"combined key pressin"は 同時押し と訳して良いかな。
　「キーの同時押しは知らん」っと。

ダイオードを入れると短絡は回避できそうですが、
スキャンのデータはどうでしょうね。
K1とK2の入力抵抗(プルアップ)は10kΩとなっています。
　　※このIC、使っていないのに、いらん心配を。

　・ガレージのLED表示デジタル時計がダウン
では、LEDのコモン駆動用の信号でスイッチを
スキャンしています。
ダイオードで分離してますんで、同時押しは大丈夫。

アナデバがマキシムを買収・・・してたんだ

調べてみると、けっこう前。
・2021年08月26日：アナログ・デバイセズは、マキシム・インテグレーテッド・プロダクツの買収手続きを完了したことを発表しました。
https://www.analog.com/jp/about-adi/news-room/press-releases/2021/8-26-21-adi-completes-acquisition-of-maxim-integrated.html

そして、
・2022/12/09：アナログ・デバイセズとマキシム・インテグレーテッドは1つのウェブサイトでアクセスできるようになりました
https://www.analog.com/jp/about-adi/maxim-integrated-acquisition.html

マキシムの石のデータシートを探していたら、アナデバのページに飛ばされました。

セラロックの精度は±0.5%

Arduino UNOのブートローダーを焼いたATmega328Pで
使う16MHzの発振子、周波数の精度を気にしなければ
セラロック(コンデンサ内蔵型セラミック発振子)が
お手軽です。

素子ごとにばらつきがあるので実際のどのくらいの
周波数になるかは使ってみないとわかりません。
先日使ったこれでは、「16.0202MHz」でした。
「+0.126%」と十分にスペック内です。
　　※タイマーのコンペアマッチで方形波を
　　　出力して周波数を測定し、分周比から
　　　原発振周波数を計算。

しかし、計時するタイマー機能を乗せた
スケッチではこの誤差が気になります。
このセラロックでの精度だと1時間で4.5秒、
1日で1分50秒ほど進みます。

水晶発振子にすれば20～30PPM内にできるので、
計時機能のあるモノを作るときはHC-49U/Sを
使うのが間違いありません。
　　※月差ン秒を問題にする時計機能付きの
　　　ものはRTCなど特殊な装備が必須。
　　　きっと停電も処理しなくちゃならない
　　　だろし。

このセラロック、コンデンサが内蔵されてい
るわけですが、
　　「さらにパラってみたらどうなる？」
を試してみました。

両端に「15PF」を入れると・・・
周波数は「16.0133MHz」で「+0.083%」に。
ちょっとだけ下がりましたが、計時用タイマーに
使うにはまだまだです。

2.54mmピッチのピンヘッダに挿したソケットが抜ける

ユニバーサル基板に手ハンダした秋月電子通商扱いの
ボックスヘッダ　ライトアングル（横型）１０Ｐ（２×５）

これに、JAE(日本航空電子)製のバラ線圧着タイプの
ソケットを挿入したら・・・簡単に抜けちゃうのです。
グサリっと刺さりません。　あらら・・・

10ピンのが無かったので、ピン数の多いソケットを切断。

秋月のではなくちゃんと同じJAE製のピンヘッダに挿すと・・・
とりあえずは止まるけれど不安定。

ちょっとのチカラで外れちゃいます。

オムロンのXG4Mソケットだときちんと嵌合。
簡単には抜けません。

「なんでや？」っとあれこれ試していますと・・・

「ありゃ。　違うピンが混じってるやん！」っと。

微妙な違い、わかりますか？
上と下、ソケット側の接触部、その位置が違います。
下のがピンの根元に近づいて接触します。

JAEのバラ線圧着コネクタを入れたパーツボックスに
これらの圧着ピンが入っていたので、
　　「適合品に間違いない」
と思っちゃたのです。
しかし、形状の異なるピンが混入。
　　電線外皮保持部や芯線圧着部の形はほぼ
　　同じ。　(同じ圧着工具がOKなようにか？)
　　OKなほうには「F2-3」と刻印があります。
混ざった中からダメな方を使ってしまっていたようです。
「ピンヘッダー側が悪い」っと思っちゃいましたが、
真の原因は異なりました。

(いつからストックしていたのか分からん古い)JAEの
コネクタはやめて、QIコネクタを買ってくることに
しますわ。