めぐり娘

 

■否定論理積(NAND)回路

珍しくもありませんが (^_^;) 否定論理積 (NAND) 回路です。

スイッチで入力を HIGH またはLOW に切り替えると、出力が HIGH ならば LED が点灯します。


否定論理積_NAND_回路図

NANDゲート

fNAND( A , B ) = A*B = A + B

 

真理値表

Input A Input B Output
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0

 

参考: ブール代数と論理演算 (コンピュータと情報数理) (2) - 中川雅央(滋賀大学)

 

実験に使ったブレッドボードです。


ブレッドボード

 

左側のスライドスイッチで入力を操作します。出力が HIGH になると右下の LED が点灯します。

 


■マルチバイブレーターを作る (3)

非安定マルチバイブレータ−というか LED 駆動回路というか、とにかくなんだかハマってます (^_^;)

発振に影響を与えないようにパルスを取り出して LED を駆動するために、PNP トランジスタを 1段入れて、こんな回路にしてみました。Q3 を単純なスイッチング回路にしても良かったのですが、できるだけベース電流を小さくしたかったので、エミッタ側に抵抗を入れました。これはベース接地ってことでいいのかな。

 


マルチバイブレータ−回路図

 

Q2 がオンのときの各部の電圧です。

電源電圧 5.08V

Q2 コレクタ電圧

0.08V

Q3 ベース電圧

1.06V

Q3 エミッタ電圧

1.72V

Q4 ベース電圧

0.75V

R8 両端電圧

2.53V

 

Q3 のエミッタ電流は 0.67mA (*注) 、ベース電流は 4.5μA 、増幅率は 150 ぐらいになっています。

Q4 のベース電流が 0.59mA 、コレクタ電流は 16.9mAですので増幅率は約 29 。この LED は電流を増やしてもこれ以上は明るくならないようです。

 

(*注) 4.7KΩ の抵抗が手元になかったので、10KΩ を 2個並列にしています。

 

代わり映えしませんが (^_^;) ブレッドボードです。


ブレッドボード

 

左側から +5V電源回路、非安定マルチバイブレーター、右側が PNP トランジスタを追加した LED 駆動回路です。

 

 


■マルチバイブレータ−を作る (2)

非安定マルチバイブレーターの出力を取り出すとき、発振に影響を与えるようではうまくありません。影響を与えずにパルスを取り出すには、まぁ要するに入力インピーダンスを高くすりゃいいわけで、FET を使うとかね。

簡単な方法では、ツェナーダイオードをベースに入れて前段のコレクタ電圧が低くならないようにするとか。

 

それよりも入力を PNP トランジスタにすることで吸い出しにして、Q2 のコレクタが High のときに電流が流れないようにすればいいんじゃね? つまりこんな感じ。抵抗値とかちゃんと考えてないんで無視してください。

 


非安定マルチバイブレータ−

 

そんなことを考えながらブレッドボードを触っていたら、なにやら焦げ臭いにおいが… 。はい、トランジスタがお亡くなりになりました (^_^;) どうも、ベースに電源ぶっこんでしまったらしい… まぁよくある話で (^_^;)

 

なにか使えるものはなかったかなと探してみたら、ありました、先日ジャンク基板で見つけた TD62308 ってのが。出力が 80V 1.5A × 4ch と大きいですが、使えるでしょう。入力が Low で出力 Low のまさに上の回路のような仕様です。実際の入力電流はテスターで -6μA を示していました。

これを使って LED を駆動したのが次の回路図です。

 


非安定マルチバイブレータ−

 

これでしっかり 点灯時間 = 消灯時間 になりました。周期も実測で約 0.5 秒、計算通りです。

こいつはリレーとか大きいやつでも平気で駆動できますよ。

 

ブレッドボードです。


ブレッドボード

 

左側は +5V 電源回路、その右がマルチバイブレーター回路で、IC とその下部分が LED 駆動回路です。

 


■マルチバイブレーターを作る

「Lチカ」というのは LED が点滅しなきゃいけないよね、ってことで、点滅させるために非安定マルチバイブレーターを作ってみました。

左側部分が、教科書どおりの非安定マルチバイブレーター回路。周期は R3 × C1 の 1.5倍ぐらいだから 0.5 秒ほどになると思います。

そこに LED 駆動回路をつなげてみます。と、LED は点滅しますが、点灯時間 > 消灯時間になってしまいました。

 


非安定マルチバイブレータ−

 

本来は Q2 がオフのときにコレクタ電圧は 5V になるのですが、Q3 のベース電流が流れてしまいますので、コレクタの電圧が 3V ほどに下がってしまいます。まぁ当然のことなのですが、そのためにオンとオフの時間が異なってしまう。それに Q3 のベース電流も少なくなりますから、増幅率が 80 近くになってしまいます。

R1 、R2 を 1KΩ 、R3 、R4 を 33KΩ にすれば、コレクタ電圧を 4.5V ぐらいまで上げられますので、かなり改善すると思います。コンデンサは 10μF で周期 0.5 秒になります。増幅率も 40 程度に抑えられますね。

が、必要な抵抗とコンデンサがなかったので実際には試していません (^_^;)

 

ブレッドボードです。


ブレッドボード

 

左側は先日作った +5V 電源回路を整理したものです。

右下部分がマルチバイブレータ−、その上が LED 駆動回路です。

 

 


■プリント基板を眺めてみよう (2)

ある機械のセンサーなどの入力、モーターやソレノイドなどの出力制御を行っていたというジャンク基板です。なにかちょこっと遊べそうなものはないでしょうかねぇ。ってことで、眺めてみましょう。


画像キャプション

 

下の方に DIP 形状のレトロな (^_^;) IC が二つ並んでいて、表示は「TD62308BP1G」となっています。これは「ローインプットアクティブダーリントンドライバ 」というそうで、80V 1.5A のトランジスタが 4個はいっています。ちょっと大きな機器の制御ができますね。

 

その右横に SSOP 形状の IC が二つ並んでいますが、これは「VHC T14A」と表示されています。「Hex Schmitt Inverter」74VHCT14A で、シュミットトリガーが 6個入った IC です。これは発振回路が簡単に作れます。

 

シュミットトリガーの上、電解コンデンサーの右下に TO263 という形状の 5P の IC がありますが、これは 033EZ1H というレギュレーターです。入力 10V 出力 3.3V 1.5A ですので、5V の電源から 3.3V が作れますね。

 

その下、シュミットトリガーとの間にある SOP 形状の IC は BA10339F というコンパレーターです。汎用品なのでいろいろ使えそうです。

 

左側に縦に二つ、三つ、一つと並んでいる IC 。上の二つは 74VHCT14A です。下の四つは LCX244 という非反転バッファです。3.3V で 24mA 出力できるようです。

 

ほとんど表面実装用の小さな IC なので扱いにくいですが、そのうち何かで遊んでみましょう。

 

 


■+5V電源回路とLED駆動回路を作る

先日は 12V 3A の AC アダプタを手に入れたので、次は +5V の電源回路を作ります。といっても 3端子レギュレーターを使えば簡単にできちゃいますので、まぁこんな感じの回路ですね。

 


+5V電源回路

 

3端子レギュレーターは NJM7805FA 、入力電圧は最大 35V 、出力は 5V 1A です。

D1 は保護用ダイオードで、パーツ屋さんのジャンクワゴンにあったもの。100V 1A と書いてあったと思い買ったのですが、データシートを確認すると 30V 120mA のスイッチング用でした。放電電流の 227mA に対して最大サージ電流 (1sec) が 500mA ですので、ま、いいかな (^_^;)

R1 は放電用です。抵抗値 22KΩ はテキトーに決めたのですが、ダイオードの定格からこれ以下にはしない方がよさそうですね。

コンデンサもテキトーな容量にしてありますけど、こんなもんでしょ (^_^;) 入力電圧 12.27V で出力電圧は 5.07V になりました。ちなみに、47μF を取り外しても電圧は変化しませんが、LED を点灯させてみると僅かにちらついて見えます。

 

でもって基本の L チカです。

Arduino 関連のサイトとか見ているとみなさん直接 LED 繋げたりされてますけど、そんなに Arduino に負担かけちゃかわいそうでしょって思います。なので、簡単な LED の駆動回路を作りましょう。教科書にあるようなスイッチング回路ですね。

 


LED駆動回路

 

トランジスタは KSC1815 ですが、2SC1815 の互換品らしいです。最大 IC = 150mA 、VCEO = 50V です。

Input に +5V かければ LED が点灯しますね。Auduino の出力などを繋げれば制御できます。

ベース・エミッタ間の抵抗 R2 は動作を安定化させるためのもの。Input からのノイズや、コレクタ遮断電流を流すためのものです。

 

簡単に、とゆーかテキトーな計算を (^_^;)

LED には 10mA 流そうと思いますので、R3 = ( 5-2 ) / ( 10×103 ) = 300Ω

増幅率を 40 とするとベース電流は IB = 10 / 40 = 0.25mA なので、R1 = (5-1) / 0.25 = 16KΩ 。15KΩ でもいいのですが 10KΩ にしました。ちなみに、Y ランクなので増幅率は 120〜240 です。テスターで測ってみると 170 ありましたので、22KΩ でもいけますね。

コレクタ遮断電流は 0.1μA とのことなので、VBE = 0.1×10-6 × 10 ×103 = 1mV R2 も 22KΩ でいいようです。

 

ブレッドボードです。


ブレッドボード

 

左側が +5V 電源回路、右側が LED 駆動回路です。Input を +5V に繋いで点灯させています。3端子レギュレーターには適当な放熱器をつけておきました。

 

LED 駆動回路を実測してみましょう。

電源電圧 5.07V

点灯時の R3 の電圧 が 2.77V ですので、LED に流れている電流は 8.39mA です。LED の電圧は 2.23V 、コレクタ電圧 0.06V でした。

R1 の電圧は 4.35V 、ベース電圧は 0.72V でしたので、R1 に 0.44mA 、R2 に 0.07mA流れていることになりますから、ベース電流は 0.37mA 。したがって増幅率は約 23 になりました。

 


■プリント基板を眺めてみよう

ジャンク品のプリント基板です。

 

IC が二つ見えます。右は IC4、左は IC5 と表示されていますね。上に実装されていない IC3 のパターンがありますが、仕様違いの製品のときに実装するのでしょう。隣に X2 と表示されていますが、これは水晶発振子。クロックが必要な回路かな。そしてコネクター CN3 と CN4 から外部へ接続される、と。

 

特徴的なのは、IC5 の 33 ピンから IC3 の 10 ピンへジャンパーがされているところ。ジャンパー線とそれを固定している接着剤に青いマーカーがついていますが、これは検査の時につけられたものでしょう。こういうジャンパーは手作業ではんだ付けするので、しっかりチェックしないといけません。

あ〜、よく見ると S1 の部分の抵抗やジャンパーの下にある R73 にもチェックされて、はんだを触った跡が見えます。IC5 の 33 ピンからのパターンも切られてますねぇ。仕様変更があって修正したみたいですよ。

 

あくまでも想像です (^_^;)


プリント基板

 

IC4 には「NEC D75108GF」と表示されています。ググってみるとこれは 4bit single-chip microcomputer とのこと。マイコンに詳しい人なら再利用できるかもしれません (^_^;)

IC5 は「F436013BPG」ですが、これは何かわかりません。この基板が使われていた機器はテンキーやファンクションキーで様々な操作をしているものなので、そのあたりのインターフェースなのかなぁと想像しています。

 

もう少し見てみましょう。

修正された S1 周辺の詳細は写真右上あたりに表示されていますね。触ったのは R47 R48 J7 だとわかります。

IC5 の上、C16 と表示されたあたりに 3端子の素子がひとつあります。写真に写っていませんが D12 とのことなのでダイオードですね。実装されているためよくわかりませんが、カソードコモンのような感じです。

 

さて、だから何だ?って話でしたが、まぁね、プリント基板みてるとけっこう楽しいんですよ。

 


■ACアダプタのDCプラグを交換

いつやるの? 今でしょ! って言葉がありますが (^_^;)

いつやるかはわかりませんけど、いわゆる「電子工作」ってのをやろうかなと考えている meyon さんであります。

 

中学生のころアマチュア無線に興味をもってたんですが、当時の教科書といえばまだ「真空管」の時代でした。トランジスタなどの半導体に触れたのは30歳代。誘導モーターの制御機器などの開発をやっていた部署にいたんですけど、大したことはやってませんでした。その後は修理屋で、まぁだいたい不具合があれば基板ごと交換するって時代になっちゃいましたね。

そんな程度なんですけど、何か組み立てて遊ぶってのは好きなので、老後の楽しみの一つにしようかなと。

 

で、たまたま会社の廃棄物のなかに DC12V 3A という AC アダプタがあったので拾ってきました (^_^;)  なにをやるにもまず電源が必要になるのですけど、毎回組むのは面倒。昔と違っていいものがありますからね、利用しない手はないです。

ところがこいつの DC プラグがちょっと特殊な形だったので、Arduino でも使えるように Φ5.5mm × 2.1mm の DC プラグに交換します。写真は既存の DC プラグを切断してケーブルの被覆をとったところ。芯線がプラス、シールド側がマイナスになっています。


ACアダプタ

 

パーツ屋さんで買ってきた Φ5.5mm × 2.1mm の DC プラグをはんだ付けして取り付けました。


ACアダプタ

 

でも実はこの DC プラグ、1A の規格なんですね。まぁ基本的に実験用に使うだけだし、1A以上流すことなんてほとんどないと思うので良いことにしておきましょう (^_^;)

こういうところがアマチュア的で楽しいのね。

 

最近の電子工作は「Lチカ」が基本らしいので、さっそく LED を点灯させてみました。バラックですけど (^_^;)

LED はパーツ屋さんのジャンク品で緑色、規格はわかりません。抵抗は 1KΩ 1/2W です。


Lチカ

 

簡単な計算を。

電源電圧 12V 、LED の順方向電圧 2V 、抵抗 1KΩ とすると、LED に流れる電流は

 

I = V ÷ R = (12 - 2) ÷ 1 = 10mA

 

軽く光らせるには十分なようです。20mA 流せばかなり明るくなるかもしれませんね。

ちなみに抵抗器のワット数は、

 

P = V^2 ÷ R = (12 - 2)^2 ÷ 1 = 100mW

 

安全率を 2 倍として 1/4W で十分です。

 


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