電気電子技術研究室 ~EET LAB~

普通の電子工作や工作物を載せたりだらだら日常を記録するブログ。

リレーを使用した7セグデコーダ

今回は○○ー○ー○ッ○に紹介されている7segデコーダよりもより少ないリレー個数で作ることが出来たので紹介する。この回路は今までの回路と同様独学偏屈回路(カルノー図?知らんな)なので、より単純化できるかもしれない(誰か最適化お願いします)。

必要リレー個数
・4Cリレーを使用した場合=6個
・2Cリレーを使用した場合=9個

カウンタ回路のT-FFと組み合わせてちょいと回路を弄ることでそれぞれ6個→2個、9個→6個まで減らすことが可能だが、7seg表示器とリレーの電源を統一しなくてはならない。
(例1) リレーにDC12V、7seg表示器にAC100V蛍光灯を使用→減らせない
(例2) リレーにDC12V、7seg表示器にLEDを使用→減らせる(電流制限抵抗を忘れずに)

ジャンパ線を切り替えることで以下のフォント変更が可能である。
9 or q
7 or ワ
6 or b
個人的に全て左側の表記が好みなので回路図はこの設定になっている。

7セグデコーダ2
7segデコーダ回路

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突入電流防止回路その3

使用している9Vリレーのコイル抵抗が約600[Ω]、感動電圧が約6.0[V]、開放電圧が約1.5[V]であることを考えて前回の回路にバイアス抵抗を追加する事で、リレーの性能を限界まで引き出した遅延回路を製作することができた。


電流制限用遅延回路3
新突入電流制限回路

充電回路には6.0[V]を少し上回るように、放電回路には1.5[V]より少しだけ下回るようバイアス抵抗を選定する。感動電圧、解放電圧それぞれギリギリを攻めれば攻めるほど安定性を犠牲に遅延時間を延ばすことができる。



2016y02m16d_225950308
C=3300[μF]、Ra=470[Ω]、Rb=13[kΩ]時のコンデンサ電圧波形(上:計算値・下:実測値)

感動電圧と開放電圧をギリギリまで攻めた結果、コンデンサの容量あたりの遅延時間が前回の3倍以上となった。流石に動作不良を起こしそうなので実際に使用する時はもう少し妥協したほうが良い。
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突入電流制限回路その2

リレーを使用して簡単に突入電流制限回路を作る場合、リレーと直列に抵抗を、並列にコンデンサを接続し、感動電圧まで充電されるまでの時間を用いたものが多い。しかし、それだけではコンデンサの静電容量に対して得られる遅延時間が短い(なので普通はトランジスタを使ったりする)。以下の回路図ではまず200[Ω]を挟んでコンデンサCへ充電される。リレーの感動電圧約6[V]まで充電されるとリレーが動作し、今度はコンデンサCのみでリレーを自己保持する回路となる。リレーの開放電圧約1.5[V]になるとリレーが開放され始めて電流制限抵抗と並列に接続された接点が短絡する。特徴は以下の通り。

・リレーを2個使用するが、長い遅延時間が得られる。
・大体1000[μF]あたり1[sec]の遅延時間が得られる。
・OFF時は即解放される。

リレーと抵抗とコンデンサのみでできるので簡単な回路を組みたい場合は使えるかも…しれない。

電流制限用遅延回路2
突入電流制限回路

2015y09m14d_000311676
コンデンサの容量と遅延時間

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突入電流防止回路

6X4を使用してニキシー管を6本並列に繋いで点灯させてみた。ヒータが温まるのに時間がかかるため電圧上昇が半導体式に比べゆるやかな感じ。点灯開始電圧の誤差によってニキシー管が順々点灯する様は浪漫度向上に貢献している。

160V-0-160V出力変圧器、平滑コンデンサ250V10μF、(47kΩ+NL841)×6で電流値を測定した所約10mA程度流れているようだ。6X4の定格は325V70mAなので、電圧は定格の1/2、電流は定格の1/7と余裕のある計算となる。

気になるのは電源投入時の突入電流だ。ヒータと電源の間に部屋に転がっていた約1Ωのセメント抵抗を挟んで実際にどの位流れているかオシロスコープで観測してみた。


2015y08m10d_193300933
突入電流防止回路無しの場合、定常状態の2倍以上の電流が流れている。


なかなか負荷がかかりそうな流れ方をしている。そこで、リレーを2つ使用して突入電流防止回路を組んでみた。電源を入れた直後はヒータと直列に数Ωの抵抗が繋がれている状態だが、数秒後に抵抗と並列に接続された接点が短絡する。という回路だ。


2015y08m10d_193237348
突入電流防止回路有りの場合、ピーク電流が低くなっている。

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新型T-FF

リレー式時計の部品点数を減らしたい場合、真っ先に最適化しなくてはならないのはT-FF(トグルフリップフロップ)である。時計とは言わば

「複数のFFで構成されている複数のカウンタを直列に繋いだもの」

なので、各T-FFの変化が全体の個数に大きく影響する。


そんなT-FF、数年前設計してから長い間その姿を変えることがなかったが、ついに改良に成功した。

f779da98
上=新
下=旧

同じく3つのリレーを使用しているが、未使用C接点が1つ増えている。
Q1と連動するC接点をデコーダに、Q2と連動するC接点を順序回路に割り当てる事で
カウンタとデコーダのみを考えた必要最少個数が88個→71個となった。なんかすごい。

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