ゆるりとものづくり

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ゆるりとものづくり

夢見るおっさんの工作記録

あけましておめでとうございます

あけましておめでとうございます  f:id:PanicMeo:20170104214129p:plain

 

 気が付けば2016年も終わり、はんだごてタイマーの話も中途半端なままになってしまっていました。

まぁ、いろいろあったんですよね。大人なのに水疱瘡になったりとかw

今年はその続きと、実験用電源の自作の続きを投稿したいと思っています。

 

2017年 正月

 

はんだごてタイマーの製作-2

前回に続きはんだごてタイマーの製作です。


実際に作った、回路図はこれになります。

クリックすると拡大
上半分がトランスレス電源。ツェナーダイオードには5.1Vのものを使用しています。
スイッチはすべて押してON、離すとOFFになるもの(モーメンタリ)を使います。


トランスレス電源の性能としては、ちょっと足りない気がしますが、問題なく動作しています。

実は本記事を書いているときに、「あれ?LED2個とトライアック内部のLEDと、Tiniy13A・・・ちょっと電流足りなくない?」と気が付きました(汗) 後で実測してみなければ・・・

工夫した点としては、主電源のON・OFFについて。SSRと並列にモーメンタリスイッチを入れています。

スイッチがONになってTiny13が起動するとSSRをONします。この時点でスイッチがOFFになっても電源は入ったままになります。
以降は時間がくるまで自己保持しつづけ、時間がくるとSSRがOFF。このとき、自分自身の電源も落とします。
この動作によって待機電力は0になります。

これが実現できたのも、トランスレス電源による小型化が寄与しています(^_^)


前回はさらっと流しましたが描いたプリント基板パターンはこれ。
空きスペースにちょっと文字をいれておしゃれ感を演出、転写時の表裏間違いを防ぎます。

しかし組み立て中に気が付いたのですが、ねじ穴を設けるのを忘れてしまいました…
そのため、後にこの文字列部分にはドリルで穴があけられることになります(汗)


部品実装後の基板の写真は撮り忘れたので(汗)組み立て途中のものを。

今回はACの分岐が必要だったので、差し込みコネクター を使いました。(参考ページ:http://denkou.tai-saku.net/ginou/densen/conect.html )
本来は単芯の電線用ですが、より線をはんだあげして使っています。


秋月さんのプラケースなので、裏からの鑑賞も可能です(笑)
ねじ穴忘れの結果、無理やり場所を探して、なんとか3本で留めています。
危険防止のために、AC電源が来ている部分は外部につながらないよう、ねじは避けています。


別件で買って余っていたアウトレット(コンセント)がばっちりな大きさでした。
主電源スイッチは、ばねで手前に引くとON、離すとOFFの位置に戻る物です。
プッシュスイッチでないのはなぜかというと、例えば地震やうっかりによって、本機の上に何かが乗ってしまった場合に、勝手に電源が入るのを防ぐためです。

本当はオムロンの四角い押ボタンスイッチならば、ランプも内蔵されていて、このような上にものが乗っても簡単にはONにならないように、両サイドがでっぱっていたりするのですが…

こういうやつ
国産のしっかりしたスイッチとかって、意外とお高いのですよね(汗)
50円のMCUの工作に、900円のスイッチは腰が引けちゃいます。自分が使う「道具」なので妥協は許したくないんですが、お財布が許してくれませんでした(笑)
なので、特価品120円のスイッチを使っています。

通電中にはボタンの中が光っていれば、わかりやすいし、格好もいいんですが、今回はあきらめて基板上にLEDを配置。



しかし、いつでも配置や実装を変えれるように、ピンソケットを立ててLEDを差し込んでいます。
ケースの開きを抑えるために、Aitendoのカプトン「っぽい」テープで留めました。



主電源を入れると、ピッとなって通電中LED(SSRと平行につけたもの)がONになります。
内部ではタイマーがスタートし、1分前に警告音を出し、なにもしなければおよそ15分で電源が切れます。

赤いボタンは、Tiniy13Aのリセット端子につながっており、押すとリセットがかかります。
リセットがかかると…内部タイマーもリセットされるので、時間のカウントは最初からになります。
つまり、延長ボタンの役目を持たせています。

黒いボタンの方は、即時電源遮断のボタンです。
リセットを長押しでもSSRへの通電が途切れるので電源は落ちますが、やはり一発でOFFになる機能は必要と思いつけました。

長押ししないと電源が落ちない理由は、電源側回路のコンデンサが放電しきるまでは電力が供給されるためです。リセットがかかった時点ではSSRにつながったピンはOFFになりAC電源は途絶えるのですが、コンデンサに溜まった電気でTiny13が再度起動するところまでこぎつけます。


次回、動作の様子とソフトウェア(ファームウェア)の話に続きます。


はんだごてタイマーの製作-1

前回のトランスレス電源ですが、実験する前から応用先は考えていました。
それは「はんだごてタイマー」です。
実は、これまでに何度かはんだごての消し忘れをやらかしていまして・・・(汗)

これまでは切り忘れ防止と利便性のために、100円均一ショップで購入したスイッチ付きタップを使っていました。しかし、これはこれで通電中はスイッチ内のランプが点灯したりで消し忘れ防止には効果があったものの、どうしてもスイッチOFFにする一手間を忘れてしまう時もあるのですよね・・・
安全面では大問題ですが、さらに脱鉛化をしているので、こて先へのダメージによる経済的損失も深刻です。

最近も一晩つけっぱなしをやってしまったので・・・急遽制作することにしました(タイマー付きタップを買ってくればいいだけですが、やはり作りたいものですよね(笑)

製作したはんだごてタイマー


さて、いざ作ろうと作例をググってみますとPIC使用のものが多いです。また、タイマーですので定番のタイマーICの555という手もあるでしょう。しかし、ここはひとつAVRで作ってみることにしました。

8ピンのTiny13ならば、秋月価格でタイマーICの555と同じ50円です。そして555とマイコンだと、プログラミングできてソフトでなんとかできるというところが魅力的なので、やはりMCUになるんですよね(^_^)

そんなこんなで、いろいろなページを参考に作ってみました。
肝心のはんだごてをON/OFFするためのAC電源のコントロールには、秋月電子さんのSSRキット(
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-00203/)を利用します。
ブレッドボードでプロトタイピングをしつつ、仕様を詰めていきました。


ATTiny13への書き込みには、Arduino ISPを使用して、Cでの開発を行いました。

最初はATTiny13をArduinoとして扱うようにし、Arduino環境で開発しようと思いましたが、いかんせん基本ライブラリが大きすぎてなんともかんとも(笑)
導通チェッカーを作った時のノウハウがあるので、環境は整っていますしね(^^)

ぼけぼけですが(汗)


KiCadでサクサクと(とはいえ1週間以上かかりましたが(苦笑))パターンを書いて、基板もおこすことにしました。


お約束の黄色紙転写紙(これについてはいつか書きます)を使いましたがピンホール防止のためにGreenTRFも使って補強しています。


洗面台で湯煎してエッチングして。


穴をあけて。


基板が完成しました(^^


今回は気合を入れて表面にも部品シンボルを転写してみました。
クリアケースを使う予定なので、ちょっとはいい感じになるかなと色気を出しています(笑)

次に続きます


トランスレス電源

実験用電源の話は一旦おいといて(笑)、表題の「トランスレス電源」についてちょっと調べて実験してみたので、メモっておきます。

マイコン等を使ってなんらかの作品を作る場合、電源をどうするかは悩みどころかと思います。
屋内に据え置きにする場合、乾電池にするか、ACアダプターから電源をとるかというところでしょうか。

持ち運ぶならば、スマホ用のモバイルバッテリーからとるっていうのも、最近ならではの解法ですね。

今回は前者の据え置きの場合の話。
ACアダプターを電源として使えば、電池切れの心配もなくなって安心なのですが・・・
ちょっと、周りのコンセントを見てみると、見事にうっじゃ~と沢山のACアダプタがささっていませんか?
タコ足になっちゃうのはある程度しょうがないとは思うんですが、あまりにACアダプタが多すぎる・・・そこを何とかしたくてググってみたら見つかった回路です。
電子マスカットさんとか、始める電子回路さんとかで紹介されています。
ほかにも、PICを使った半田ごてタイマーの製作に使用している人もいます。


で、回路図はこれ




図の左側のAC1/AC2に、電源プラグをつけて家庭用コンセントにつなぐと、それなりの直流電源になります。

電圧は、ダイオードブリッジの後についているツェナーダイオードで決めます。
取れる電流は2-30mAってところ。(C101の容量による)

仕組みとしては、C101のコンデンサでACの電流を制限しつつブリッジダイオードで整流して、ツェナーダイオードで目的の電圧に制限して出力する感じです。その後ろのコンデンサで脈流を均して、直流度をあげています。
1Mと4.7Kの抵抗は、電源が切られた時(コンセントから抜いた時)に、それぞれ並列につながったコンデンサに溜まっている電気を放電させて、迅速に0Vに落とすためについています。

原理がわかったところで、ブレッドボード上で実験してみました。
注意:以下の記述・写真等では家庭用交流電源を直接回路につないでいます。当記事の記述を元に、同様の実験をする場合は感電事故等に十分にご注意ください。
お約束ですが、当記事の内容について、何らかのトラブルや損失・損害等につきましては一切責任を問わないものとします。

使う部品はこれだけ。全部、秋月電子さんで調達してきました。



電子マスカットさん等では、バラのダイオードでブリッジを組んでいましたが、以前買ったブリッジが耐圧も充分だったので利用しました。
(DF06という600V 1Aのものなのですが、最近は秋月さんにはないみたいですね・・・今売っているSDI2100は耐圧がちょっと足りないので、使えないと思うので注意してください)

コンセントから来ている電圧を計ってみたところ98V前後でした。



これをブリッジに通すと、電圧降下やらなんやらで88.9Vになりました。
波形をみるとプラス方向にだけ振幅している状態ですね。




ツェナーダイオード(今回は5.1Vのもの)挟むと、当然ながら電圧は5.1Vになります。
5.1V以上にはいかないにしても5.1V以下は0Vまで下がるので、コンデンサをつけて脈流にします。




電流計を直結すると26.6mAになりました。これが取れる最大電流ということになります。
おおよそ他の方の記事に書かれている情報通りの結果となりました。




ということで、マイコン1個+何か程度の回路であれば、充分使える性能がでているといえるでしょう。
電源の質(脈流をどれほど直流にできているか)については宿題にしたいと思いますが、おそらくオシロで波形を見ればグニャングニャンの脈流になっているはずです。
用途によっては後段にさらにレギュレータを挟むなどして安定化させる等が必要かもしれません。




最後に、上の写真が実験に使ったブレッドボードなのですが・・・
よく見ると一部が焦げています(汗)



テスターのプローブも、ちょっと溶けてます・・・(汗)

はい、ショートさせちゃいました(>_<)

パシュっといい音を出して、ショート部分の部品の足が溶けてくれて、一瞬だけのショートで済みましたが、プローブでショートせずに自分の手だったらと思うと冷や汗ものです。

最後に繰り返しますが、AC電源を扱う際には細心の注意を払って作業してください。

ふぅ・・

オペアンプ祭り開催(?)

今年も1月だけ投稿ペースが速い事に気がついて焦っていますw

そして、今更前回の続きを書いているということは…そうです、まだ作ってる途中です(汗)

さて、実験用電源には電圧や電流を表示したいと思いました。
こういう場合、秋月さんに売っている↓これを使えばとっても楽です。
しかも安い!

超小型2線式LEDデジタル電圧計(パネルメータ)3桁表示 DC3~15V(赤色)オートレンジ: 測定器・計測器関連 秋月電子通商 電子部品 ネット通販





電流も計りたければ、少しお値段がはりますが↓これになりますかね。

LEDデジタルパネルメータ 電圧・電流同時表示 DE-2645-02: 測定器・計測器関連 秋月電子通商 電子部品 ネット通販





これを買ってDCコンバータの出力に繋げば、さっくりと電圧・電流を表示する可変電源の完成です。安いです!素敵です!

だがしかし!


Aitendoの福袋に↓こんなのが10個くらい入っていましたし、売っているものでもあえて作ってみるってのが電子工作の醍醐味ですよね?

★特売品★4桁7セグLED表示器 - aitendo






そんなこんなで、電圧・電流計も自作するという流れになりました。無駄でも非効率でもいいんです。作りたくなっちゃったのでしょうがないのです(笑)

さて、やっと本題なのですが、「電圧計 自作」というキーワードでググったところ、抵抗で分圧した電圧をPICやArduinoのA/Dコンバーターで読み取って表示する回路が多く見つかります。まずはそれらを参考に回路を組んでいくことにしました。
使用するマイコンとしては、ARD福袋を購入済みですので、ATMega(Arduino)でいくことにします。

まずは電圧測定回路ですが、オペアンプを使ったボルテージフォロワを通して、インピーダンス変換して読み出すのが定番のようです。

電流を計測する場合は、回路に直列に挿入した抵抗両端の電圧差を読み取る事で計測することができます。(オームの法則ってやつですね)
この抵抗は、測定対象の回路に影響を与えないようになるべく小さい物にする必要があるため、その電圧差もとても小さいものになります。
この小さな電圧を測定可能な大きさにするために、増幅する必要がありここでもオペアンプを使います。

ということで、「ふんふんオペアンプね。こういうこともあろうかと(?)買ってあったはず〜」と部品箱を漁ってみたところ、2つほど出てきました。

定番のLM358と、すでに製造が終わっているLMC6584です。
(このLMC6584は2年くらい前の秋月のお楽しみ袋に入っていたものですw)

コンセントから供給される、AC100VからDCへの変換には、自宅に転がっていたノートPC用ACアダプタを使うことにします。
こいつは16V出力のものなので、そこから3〜12V位の範囲で可変できれば(効率はともかく)実験には充分なものになります。

他にはケースやコネクタ類が必要になるので、少しだけ部品を買い足すために、再度Aitendoに行出向きました。

表示に使う7セグメントLEDは何個か使うので、扱いが楽になるようにドライバICのHT16K33も調達したかったんですよね。
(しかし、こんなICをさりげなく在庫しているAitendoさん、素敵です。)

LEDコントローラドライバ(I2C) - aitendo






この時に「どうせなら高精度な方がいいよね」と思って、データシートも読まずにOP07Cもついでに買ってきました。
(これが後の迷走に繋がるw)

  精密オペアンプ - aitendo






とりあえずLMC6584で電圧を測定する回路を手持ちの部品を使ってブレッドボード上に組んで電圧を読み取ってみたのですが、どうもテスターで測る値と結構違います。
「ふむふむ、これがオフセット(?)ってやつか」
とかしたり顔で、ソフト側で何度か調整したのですが、どうにも安定しません。

正しい電圧が測れない要因として
・AVRにちゃんと基準電圧を与えていない
オペアンプの低域の精度があやしいっぽい(レールトゥレールですが0V付近はさすがに苦手ですよね)
・抵抗の精度が5%
などが思い浮かび、どうにも絞り込めません。
さらに、現段階ではオペアンプに関する知識が足りなすぎて、自分のミスなのか部品の組み合わせの関係なのかもわかりません。
(さらにLMC6584は動作電圧が10Vということに今更気がついて、そもそも上の方の電圧(12V以上)では使えないことがわかりました・・・)

オペアンプというのは「必要な仕様から最適なものを選択する」という使い方が正しいICなので「手持ちでなんとかしよう」というのが間違っているんだなというのが、今はなんとなくわかるんですが・・・
この時は「じゃ、じゃぁオペアンプかえたり基準電圧与えたり、高精度の抵抗使ったらどうなるの?」というワクワクが止まらない状態になってしまっていました(あっ!)

ということで、とりあえず秋葉原へw

まず 1%精度の抵抗を入手。
そして基準電圧の為にNJM431L(TL431相当品)を秋月さんで入手。

どうせならと↓このページで取り上げられていたフルスィングのLMC6484と

両電源出力可能な自作定電圧電源|電子工作室






さらにこちら↓で使われているLMC662も。

PIC<84>






さらにAitendoで購入したOP07は表面実装タイプなので、ブレッドボードで実験できなかったのでDIPタイプのこれ↓も

超低オフセットオペアンプ OP07CP(TI製) 2個入: 半導体 秋月電子通商 電子部品 ネット通販





気がつくと

 LM358・LMC6585・OP07・LMC6484・LMC662

と、こんな感じにオペアンプの山が目の前に現れてしまっていました(汗

さぁ、すてきなオペアンプの山への登頂開始ですよ(笑)