車通過検出器の実験(その２）

前回のブログで出力に発振波形（写真右）が見られると報告したが、これについてご覧になったｊａ７jqjさんから、色々とアドバイスが有った。
距離センサーの赤外ＬＥＤのドライブ信号がノイズとしてそのまま出力信号に出ていないか、その調査方法を教えてくれたのでやってみた。ＰＩＮフォトダイオードをオシロに接続し、赤外線信号を検出した。

写真左が全体の波形で信号部の時間軸を短くしたのが写真中央です。
約60Ｈｚ間隔で信号が、その半分の時間送出されていて、信号は1ｋＨｚの変調波形である。
一方、コンパレータ出力波形は約70ＫＨｚで一定しており、先の信号波形とは異なる。
調べて行くと、コンパレータの基準電圧を発生させているシャントレギュレータ（ＴＬ431）の出力に70ＫＨｚのノコギリ波形が乗っており、この電圧変化でコンパレータがＯＮ/ＯＦＦを繰り返していた。
ＴＬ431の出力には0.1ｕＦのセラコンを入れてはいたが（以前も発振の現象が有り、この時は0.1ｕＦで消えたので）、これでは利かない様で、82ｕＦのＯＳコンを入れたら発振波形が無くなり、検出動作も安定する様になった。
一応、コンパレータのヒステリシスを決めている入力抵抗は10ｋΩから100ｋΩに変更した。
【送信機を組み合わせると誤動作？】
7/2夜に実験してみました。
根本的には送信機に使ったものが、どこか壊れて（通常はボタンを押した時だけ電源が入りＬＥＤが点灯するのだが、点灯しっぱなしで電波が常時出ている）いる様で手持ちの送信機（TX315-2262FD)に交換しました。
それで少しは改善されましたが、送信機を接続するとばたつく現象が有り調査。
どうやら、送信機の電波が悪さ（変調信号がコンパレータ入力に入るか？）をしている様です。
周波数は315MHzと、コンパレータの動作範囲外ですが変調信号がMax5ｋｂｐｓなので、この信号を拾っているのかも知れません。
送信機の電源（+5Ｖ）を別回路にして、信号入力に0.1ｕＦ（Ｃ3）を追加しました。
フォトカプラに変更し、現在のＬＥＤとシリーズに入れました。
余談ですが受信機出力にメロディＩＣを接続しているのですが、これが信号ＯＮで必ずスタートするかというと、そうでもなくて、２回信号が来て初めて動作するとかチャタリング防止なのか、これを使うとすれば、信号に工夫が必要です。
送信機は315ＭＨｚと刻印されたＳＡＷフィルタらしきＣＡＮパッケージ品が使われています。
送信信号が無いと受信側が1になっており、電波が受信出来ると0に、ＯＮ信号が受信出来ると1になる様です。
実際にセットを組む場合には、送信機を離した方が良さそうです。
実験で、本当にバラックセットになってしまったので、綺麗に作り直したいと考えています。
なかなか、組み合わせによる問題が有り、難しくもあり、楽しくもあります。

車通過検出器の実験

UNICラジコンを修理してあげた方から、こういうのが出来無いかという質問が有った。
店舗の車出入口と事務所が離れており、車が来たことが直ぐに判らないので、これを検知して事務所に知らせる物が出来無いかというもの。（入口は5ｍ程度の幅がある）
検知するのに簡単なのは赤外線による通過センサーだが、反対側にポストの設置は出来無いとのこと。そうなると物体への反射方式となるが、超音波式は製作がちょっと面倒になるので、秋月で販売しているシャープ測距モジュール[GP2Y0A710K]1200円（1～5.5ｍ測定可能）が使えないものか回路を組んで実験してみた。
（人感センサーも安価で、熱源の高いエンジン車には反応すると思われるが、急激に普及したハイブリッド車などは熱源が低いので反応するかは不明なところだ。）
モジュールは距離に応じた電圧（1/距離）が出力されるので、この電圧変化をコンパレータでON/OFF信号に変えようというものだ。
最初はコンパレータに直接電子ブザーとLEDを接続したのだが、やはり電流が取れず動作しなかったのでトランジスタによる電流増幅を追加し動作する様になった。
もう夜になってしまったが庭で動作確認。私がセンサー前を通過して反応を見る。センサーの能力である5.5ｍまでは切り換えが確認出来た。動作範囲は狭いのでかなり指向性は強い。
次は日中、太陽光がどれほど影響するか調査し、良ければａｉｔｅｎｄｏから購入した315ＭＨｚ送受信機とチャイムを付けて遠隔での監視が出来るか確認したいと思う。
【6/28屋外実験】
早朝にセンサーを太陽（少し雲が掛かっていたが）に向けてセット。
検出距離を確認してみたが、4ｍまでは確実にONとなる。それ以上になると点滅状態となるが、大きなダンボールを車と見立てて通過させると5.5ｍでも問題無く検出する。
実は、回路的に問題が有った。
センサー信号をオシロで観測すると発振波形が見られ、また切り換え（OFF時）に電圧が0Vになってしまう現象が有り、コンパレータ入力抵抗を10ｋΩから高くしていくと、27ｋΩでは改善されないが51ｋΩでは正常にセンサー出力電圧が観測出来た。更にはノイズ防止用として0.1ｕＦのセラコンをＧＮＤ間に入れる。
現在、非反転入力としているが、反転入力とすることで、入力インピーダンスを更に高く出来ると思うので、更に実験を継続予定です。

吉本先生宅ＦＭアンテナ交換

ＦＭ受信でアナウンス音声に歪が感じられるというので、以前伺った際にマルチパスを測定した結果、割と大きいので、私が現在使用しマルチパスが改善された日本アンテナ 2素子FMラジオ用アンテナ(水平受信用) AF-220に交換してはどうかとお話して、Ａｍａｚｏｎで購入してあげた。
今日、お宅に伺って設置開始。
ベランダのフェンスに現在3.5ＭＨｚ用ＥＨアンテナ用ポールが立っているので、これに固定する様にした。
接続先だが、調べると現在のＦＭアンテナ（5素子）の立っているアンテナマストの下側にブースターが有り、これに接続している様なので、屋根に登りコネクタを差し替え。アナログＴＶスイッチはＯＦＦにしてＦＭのゲインを最大にする。
これで試聴してみる。チューナーは私が貸しているＬＵＸＭＡＮ製ＷＬ500でＮＨＫ-ＦＭ（東京）のレベルは目盛で4＋。
問題のアナウンスも聞いてもらったが、以前より改善されているとのこと。
電子工作の談義をしながらＢＧＭ的に聴いていたが、音楽もクリヤーに聞える感じだ。
その後、息子さんが自宅に戻った時にスマートホン対応の無線LANに接続したいと置いていった無線LANルーター（11ｎ対応・高速、高出力）に交換することにした。
交換してパソコン側のID、PWを入力することで接続OKとなり、交換で不要となったルーターとHUBをいただいて来た。ノートパソコン側は古いので54Mｂpsが最高速で、これ以上早くするにはUSBタイプの無線LAN子機を購入すれば可能とアドバイスした。

金属探知機不動作原因は検出コイル巻き方か

電子工作サークルで動作しなかった金属探知機を預かったので、本日調査開始。
部品定数の違いは無く、パターン切断も無いが検出しっぱなし（ＬＥＤ点灯）になる。
一番怪しい、検出コイルを巻き直しすることにした。
手持ちのφ0.26ポリウレタン銅線（半田鏝を当てると被覆が剥がれ簡単に半田が載る）を巻くことに。40ｍｍ程度のバーアンテナコアにポリイミドテープを巻いて絶縁した上に一次側捲き線120Ｔを捲き、またポリイミドテープを巻いて絶縁し二次側捲き線50Ｔを捲く。
これを接続するとちゃんと動作した。
しかしＬＥＤは点灯するものの電子ブザー（これも外観だけでは電子ブザーなのか単なるスピーカーなのか区別が付かない）が鳴らないので外して調べて見る。1～9Ｖまで可変（＋－も）してみたが鳴らないので、どうやら壊れた様だ。手持ち品に交換し、ちゃんと鳴る様になった。
これでも、不思議な現象がある。
何度か金属に近づけていると、段々に感度が上がり最後には何も金属が無くても検出しっぱなしになる（最初に製作した孫のも同じ現象）。回路の動作原理が良く判っていないので、こんなものかと考えることに。確かに用途（最初に金属のある部分を探す）としては、これで良いのかなと自分を納得させる。
電源スイッチが無いので、手持ちスライドスイッチを追加。バーアンテナはロックタイで基板固定穴に固定する。

ＧＰＳモジュール不具合

周波数カウンターのマスタークロック調整にＧＰＳの1秒クロックが安価で手頃というので、以前オークションで購入したものが最近おかしくなり（過電圧が原因ではと思われる）交換しなくてはと思っていたところに、同じ製品がaitendoから【決算セール】GPSアンテナセット[LR9543-DAM-SET] 販売価格: 2,480円 (税込) で出ていたので購入した。

ユニットの接続部分は細かいコネクタが使用されており配線の入れ替えが大変そうなので、アンテナ部分をまずは交換してみてどうか確認してみたところ、ほぼ1Ｈｚをカウントし問題無さそうなので、ユニット交換はせず、このまま使用することにした。
実際のところ、ユニットの配線も接触し掛かっていて修正を加えたので、この接触が本当の原因かも知れないが。

ライントレースパトカーを走らせる

単体での動作確認は出来たので、コースを書いて走らせて見ることにした。依頼者にコースを聞いたら15ｍｍ幅程度の黒線だという。
白い硬い紙が無いか探し、宅急便のメール袋を使うことにした。
マジックで適当に書いていく。走らせながら、オーバーランする部分は修正ペンで修正する。
正常に走行してても、10～20秒で走行停止になる仕組みなので、天井ライト部分をその都度押す。
車体裏中央の可動車輪がミソの様で、意外と小回りが利く。

久々のファービー人形修理

久々にファービーの修理依頼が有ったが、前回は原因調査に難儀したので、いやな予感がした。
分解して調べると、電池ボックスの接触不良（液漏れによる）とモーター固着かブラシ接触不良（別電源で回してやると廻った）で、ブラシに接点グリスを塗布。
これで、リセット（依頼者には了解済）すると、おしゃべりとモーター正逆回転はする様になりました。

が、黙っていると、それっきり動作がしない感じがします。
前後のスイッチはＯＮ/ＯＦＦします。（これが、どんな反応するのか判らないところですが）
本体を強く振ると反応する感じです。振動センサー（写真の青リードの出ている部分らしい）の接触が悪くなっているのか。
マイクに関しても、反応してない感じです。

そこで、修理経験豊かな先輩ドクターにメールで聞いてみました。

ファービーは、すぐ眠ってしまいます。
その都度、揺するか、逆さまにして起す必要があります。
振動（傾き）センサーは、青い線です。
感度が悪ければ、分解して接点を清掃するか、激しく揺すって、被膜を飛ばすか。
マイクは、起きていて、動いていないときに呼び掛けると、「大きい声！」などと反応します。

とアドバイスが有りましたので、激しく揺すってみました。
すぐに眠ってしまうというのに納得。そのままほったらかしにしたり、車に積んで移動したりすると、突然おしゃべりしたりするので、どうやら問題無さそうです。
組立直してお返ししたいと思います。以前に経験した難しい故障で無くて、まずは一安心です。

ライントレースカーおもちゃ修理依頼有り

ブログをご覧の遠方の方から修理の問合せが有った（以下、文面）。
写真も本人撮影のを掲載させてもらいました。
「パトカーです。屋根の赤いボタンを押すと10～20秒間黒い線の上をゆっくり走ります。これはバンダイのボードゲームで遊ぶ為のモノで20年ぐらいは経っています。いつ壊れたかは定かではございませんが5～6年ぐらいは正常に動いていました。今は、電池を入れてもセンサーが光るのみで走りません。
電子工作業界ではトレーサーと呼ばれるものだと思います（ワタシは全く電子工作詳しくありません）
このようなおもちゃですが、修理できますでしょうか？」
原因の診断は可能な様なので引きうけて送ってもらった。
単三電池を２本入れ、底面のスライドスイッチをＯＮにして屋根部パトライト形状のボタンを押すと、ライントレース用のライトが点く。古いおもちゃらしく、今時のＬＥＤでは無く麦球を使用している。
その背後に左右2個のｃｄｓセルが見える。これも今時のフォトダイオードでは無いところが時代の古さを物語っている。
これに白色および黒色の紙をずらしてみるが連絡通りモーターは動作しないので、ボディを取り外して見た。
ライトを当てて見てｃｄｓの抵抗変化を見てみる。変化（抵抗値が下がる）するので、問題無し。
次にモーター（一般の断面が楕円小判形状のマブチモーターでは無く、断面が長方形の小型モーターである）2個（左右のタイヤを個別に駆動）を単独で電源供給してみたが廻らないので、ギアボックス部を分解。モーターを取り出してブラシと整流子を清浄し接点グリスを塗布し仮組みすると、ちゃんと廻る様になった。シャフトとギアにはセラミックグリスを塗布しギアボックスを組み上げる。
ｃｄｓ部分に白い紙を当てるとモーター停止、黒だと回転となる。依頼人に聞くと15ｍｍ巾程度の黒色ライン上をトレースして走るらしいので、仮にコースを作り走行テストをしてみる予定である。

ファービー人形も同じ様な形状のモーターを使用していたが、これもやはりブラシの接触不良が原因だった。年代物なので、この様な現象が出るのだろう。

NHK-Eテレ「いつまでもきれいに！ ぬいぐるみのお手入れ」

おもちゃ病院をやっていると、必ず「ぬいぐるみ」の修理が有る。裁縫は苦手で、得意なドクターや娘にやってもらったりしていたが、このことを先輩ドクターに話したら、何事も経験が必要と一喝されてしまった。それ以来、自分でやることにしている。
やってみると、下手ながら意外と簡単に誤魔化せるので面白い。
先日のEテレで、丁度この作業の方法が紹介されていた。
「いつまでもきれいに！　ぬいぐるみのお手入れ」という番組で、これからテキストを買って勉強してみようと思う。

電子工作サークル（112回）

　孫は用事が有って今日は欠席。その他の小中学生は全員参加。
テーマが複数でバラバラになって来たので、対応は正直大変である。
サークル員ごとにテーマを述べる。

１．LEDストロボスコープのドライブトランジスタ変更
源回路はPNPトランジスタを使用している（こちらは動作OK）が、PNPパワートランジスタはどちらかというとサークルではメジャーで無いとのことで、N-CHパワーMOS-FETが使用出来ないかとの提案があり、シュミレーション上も動作する様なので、製作開始。時間内には終わらず、帰ってから確認したら、常時点灯とした場合に過電流が流れLEDが直ぐに壊れるので、考えられる原因の問合せが有った。
２．６桁7ｓｅｇデジタル時計
小学3,6年生親子には同じ工作キットを作ってもらって、半田付け完了したので動作試験を行った。お兄ちゃんのは一発で動作。弟さんのは桁間の「：」記号ＬＥＤが点灯せず。前回報告した様にパターンは非常に弱いので、この部分が切れたり、また１個のＬＥＤは逆極性になっていたので交換接続してＯＫとなった。
３．金属探知機
前回、私の孫製作品は動作したので、中学1年生に作ってもらったが動作せず。検出コイルの巻き始め/巻き終わりの位相関係があるので取り替えたりしたが変わらず。持ち帰り調査することにした。回路の動作原理が判らなかったのでシュミレーションしてみたが、コイルのインダクタンスが相当大きく無いと発振しない様で矛盾が生じている。
aitendoの商品ページにコイルの巻き方が追加されたので、もう１度巻きなおして確認する予定。
４．ＬＥＤ点灯昇圧コンバータ
中１年生の製作で、これも動作しない。整流用のショットキーバリアダイオードの耐電圧がギリギリなので、90Ｖ用に交換したら動作ＯＫとなった。電流（明るさ）の可変も問題無いが、消える直前だと点滅動作になってしまう。ＭＣ34063Ａが、そこまでは対応してないからだろう。
５．光が流れるＬＥＤ
aitendoのＫＩＴに有ったのを回路図を元に、源回路は３連なのだが、これを６連にしたところ、６連まで綺麗に流れず、３連ずつ流れる様に見えるとのこと。３連にすると問題無くスムーズに流れる（点灯が移動）。帰ってシュミレーションしてみたが、源回路では、その様な芸当が出来無い様である（ＯＮ/ＯＦＦ比率が大きく出来無い）。
６．ＬＥＤ化検電テスター
提案があったので、ＴＬ431を使用した定電流回路で試しに作ってもらったが、ＬＥＤが殆ど点かないという状況。やはり、電流が少ないので自力での点灯は難しいかも知れない。
ちなみに、デジタルテスターのＡＣレンジでコンセント・ホット側と指との電圧は5～20Ｖと表示されるので、これを検出して表示出来ればだが、やはり電池が必要になるかも知れない。
７．ＭＰ3プレーヤー、ＤＳＰラジオ
前日のブログで紹介した私の工作が出来たので、皆さんにお披露目した。
ＤＳＰラジオの原理について質問が有ったが、うまいこと説明が出来ず、勉強しなくては。

小型安価MP3プレーヤー基板

おもちゃ修理やアンプ修理/製作の音源として小型の物が欲しいと思いaitendoよりMP3プレーヤー基板を2種類購入しておいたが、なかなか組む時間が無く、今日になってしまった。
1.【特売品】MP3自作フルセット[MP3-4P]  販売価格: 999円
2.極小MP3モジュール[MP3-SUSB(A)]  販売価格: 750円
である。
どちらもUSBメモリーのコネクタが有り、これに音源（MP3)を保存しておけば再生される。1項は更にSDカードのコネクタが付いている。
1のが特売品だけに割安感があり、全てセットになっているので、本体基板とコントロールパネルを2ｍｍピッチピンヘッダで接続するだけで完成する。リモコンの付いて来るが、何故か動作しないボタンが有り、動作が不安定である。
表示もオレンジ色で私の好みである。
2は本体基板のみでスイッチとLEDのパネルは自作した（後に、パネルがセットになっているのも販売されている）。
本体は小さいのだがこのパネルの横幅が大きくなりバランスが悪い。小型のシートキーも販売されているので、これを使うと小型でスマートに出来そうだ。
同じ音源を192kbitでUSBとSDカードに録音してヘッドホンで聴いてみた。
出力はボリュームを最大にしても不足気味である。以前製作したヘッドホンアンプを通して聴いてみると結構いい音質である。
当初の目的である、修理用の音源には使えそうだ。（局が表示されないので、選曲が大変だが、これも専用のディスプレーを接続すれば少しは楽そうだが）
もうそうなると、4.3インチメディアプレーヤー[C100-043LCD] 販売価格: 4,980円になってしまうが。 これだと動画再生まで可能となる。

49.5ＭＨｚで地震予知？

修理依頼されているＵＮＩＣラジコンの送信機に49.5ＭＨｚの水晶振動子が使用されており、この水晶のリード線が根元で折れてしまったので応急処置したが、正式に交換しようかと49.5ＭＨｚで検索してみた。
すると、地震の前兆として電波異常が起こるということが言われているが、このモニター周波数が同じ49.5ＭＨｚということが判った。もしかして観測所の近くでこのラジコンを使用していたら勘違いされるかもしれないと、ちょっと心配になった。

携帯ラジオ修理品不明に

2ヶ月前のおもちゃ病院で修理を依頼（2台）され修理完了で返却したと思っていたら、先日のおもちゃ病院で引き取りに見えた。
依頼されたラジオは、横行ダイヤル表示の白い樹脂が折れていたので、リン青銅で手作りして「我ながらいいアイデア」と自画自賛だったのだが・・・・
その後、家の中を探して見たが、どうも思い出せなくて見つからなかった。
年のせいか物忘れがひどくなって来た。気をつけなくては。
仕方が無いのでヤフオクで同じ物を落札した。落札価格としては300円/台程度だった。
その内の1台だが、AM/FMの切り換えスイッチを動かしてもFMのままで切り替わらないので分解してみた。
パナソニック製だがSONYのICが使われていた。
スライドスイッチだが接触が悪く、ICの制御信号が変わらないのが原因らしい。だが同じ形状のが無いので類似したのを使用することに。
奥行方向の端子位置が異なるので基板に穴あけして取り付け。ストラップ配線接続を行う。
これで正常に切り換え出来、その他は異常無く動作した。
もう1台は、元々正常に動作したので、2台揃えてお詫びをしてお返しした。

拍手制御スイッチ（AKIT-107）調査難航→原因判った！

「hakushu-sw.pas」をダウンロード

　新入サークル部員の入門工作としてaitendoの「拍手制御スイッチ（AKIT-107）キット」を作ってもらったが、動作せず、私が調査することで預かった。
前のブログで紹介したが、このシリーズのキットに使われているプリント基板はパターンが薄く細いので、部品を動かすだけでパターンが切れてしまう。預かった時点で４箇所程修正（スズメッキ線でジャンパー）してある。部品の定数はチェックしたが間違えていない。
回路シュミレーションもしてもらったが、波形は出るので回路上は問題無し。プリントパターンもコピーして接続を確認したら回路図とは合っている。だが、パターンのルートが複雑に通っている。多分CADの自動ルーターでも掛けて引かせたのだろう。
調べ始まったが、マイクアンプのコレクタに波形が出ない（コンデンサマイクの出力はOK)。
いじっている内に次々とパターンが切れて行くので、これ以上調べるのは止めにして、新たにユニバーサル基板で再現出来るか配線図を書いてみた。
ジャンパー無しで引くことは出来た。
これで、もう一度半田付け作業実習を兼ねて製作してもらうことにする。
「hakushu-sw.pas」をダウンロード
「hakushu-sw-haisen.gif」をダウンロード

これを見た、先輩おもちゃドクターからアドバイスをいただきました。
マイクの信号出力が間違っているのではと。
（シュミレーションではＥＣＭを使っていないので判らない）
ＥＣＭの内部はＦＥＴのインピーダンスコンバータが入っており、使用方法としては、マイナスはＧＮＤ、プラス側は2.2ｋΩ程度（電源電圧により異なる）でバイアス電圧を加え、このプラス側から信号を取り出す様になっている。aitendoの回路接続で書いて見ると、確かにこれでは信号が出てこない気がする。帰ったら接続変更して確認してみます。

【帰って調査：原因判った】
アドバイス通り、ECMの接続を変更。パターン切れの修正も綺麗に張り直した。それでも動作せず。
調べるとマイクアンプのトランジスタQ4（S9014）B-E間の抵抗値が0Ωになっていたので、同じNPNで手持ちのS8050 に交換したら動作OK（拍手する毎にON/OFFを繰り返す）となった。
壊れた原因は不明だが、トランジスタ不良が原因だった。
最低動作電圧も確認してみた。1.5VでもLEDは点かなくなるが、トランジスタのON/OFFは動作した。
波形を観測してみる。左がQ4のコレクタ出力。右がQ2のコレクタ出力。400ｍｓ幅の整形波形が出力される。

ついでに、ECMの接続をオリジナルにしたらどうなるのか単体で回路を組み、オシロで観てみたが出力レベルは予想に反して（－をGND接続と）殆ど変わらなかった。結果的に、どちらでも動作する様だが、ECMのケースはマイナスに接続されており、ここから出力信号するにはノイズ的に問題になると思われるので、やはりマイナスをGNDとして使用すべきだと思う。

DSPラジオのFMステレオ測定

今日はステレオイヤホンジャックを取り付け配線し、ステレオの確認を行った。
FM/AM信号発生器の出力をアンテナに接続。イヤホン出力にレベルメータを接続。
L/Rのセパレーションを測定（1ｋHz)。
約27ｄBで電気的特性表にある最小28ｄBとほぼ同じだった。L/Rを切り替えてもその差は無かった。
実際にヘッドホンで聴いて見ると、当たり前だがステレオがちゃんと感じられる。
昔の中級チューナーのステレオセパレーションは 40dB（1kHz）30dB（10kHz） 位なので、これに比べると性能は落ちる。
モジュール自体のデーターシートは見つかりませんでしたが、使用しているICはDSP6919と同じ様です。これはデーターがありました。
印刷出来なかったので画面コピーしてPDFファイル変換しました。（中分で一部、文字ずれが有りますが）「DSP6919-DATA.pdf」をダウンロード
同調の原理についてはDSPラジオモジュール 2（チューニング動作を探る）に詳しく解説されています。