パ ネルメータ用絶縁電源

 [2007/11/25]

　液晶表示のデジタルパネル メータは結構よく使います。ただパネルメータ用の独立した電源が必要で、これをどうするかいつも迷っているのではないでしょうか。そこで今日は私の解決策 を紹介しましょう。それから、どのように回路を組み立てているかも一緒に紹介したいと思います。

● 発端

　液晶デジタルパネルメータ は計測対象の回路電源と独立した電源が必要です。いつもは006P型乾電池を使っています。でも電池自体が大きいので、また回路用とパネルメータ用の２つ の電池を用意しなければなりません。そこでパメルメータ用の電源を回路から取り出すことにしました。

　液晶デジタルパネルメータ の消費電流はカタログ値では 0.5mA です。でも実際は0.3〜0.8mAを１〜２Hz周期で変動しています。そこで1mAはとれる回路を考えてみました。

● 絶縁電源

　計測対象の回路電源と独立 した電源となれば簡単に思い浮かぶのがトランスを使った方法です。そこで次のような回路を考えてみました。

　発振にはごく標準のタイ マーICであるLMC555を使います。これをトランスで絶縁し整流回路とコンデンサーで平滑化し独立した電源を作ります。対象の液晶デジタルパネルメー タの消費電流は1mAとすると、この回路の消費電流は、できるなら２〜３mAに押さえたいところです。トランスもできるだけ小さく押さえるためトロダイル コアにし、コイルを巻くのも面倒なので10回巻き以下を想定します。となると動作周波数は100KHz以上ということになるでしょう。そう考えれば発振時 定数のRCは大体決まります。

● コアトランス

２本のエナメル線を一緒に巻くと簡単に作れる。

　コアトランスに使える小さ なトロダイルを探したのですが大きいものしかなく、使えそうなのはパワーFETの足に付ける細長のトロダイルコア（これもトロダイルコアって言うのでしょ うか？）しかありません。しょうがないのでこれを使う事に。このコアは外径4mm、内径2mm、長さ7.2mmです。１０回は巻けると思っていたのですが φ0.3mmのエナメル線だとダブルで８回しか巻けませんでした（インダクタンスは約60μH）。まあこれまでの経験 から巻き数が少なければ駆動周波数を上げれば済む事なので、これを使う事にします。深い意味も無く適当に選んでいるので何と書いたら良いのか。まあこれが アマチュアということで許して下さい。そういえば、これまで作ったコイルありの回路は殆ど適当、というか闇夜の鉄砲。これで動く回路が作れるのですか ら..........電子回路っていい加減でも動くのかもしれません（恐！）。

● さっそくブレッドボードで試験

　 さっそくブレッドボードで 試験です。最初はLMC555回りの回路を組み立て100KHz〜200KHzになるようRCを決定します。今回はR=51KΩ, C=100pFにしてみました。Rの隣にある抵抗はLMC555のOFFになる時間を決定するので、さしあたり小さな1KΩにしてお きます。これでコアトランスを接続し出力に電圧が出ていたらOKです。次は整流回路（ここでは倍電圧整流にしています）を作り負荷に10KΩ の抵抗を接続します。負荷抵抗があっても電圧が8Vを下回らないようRの隣の抵抗を大きい物に取り替え消費電流が2mAを超えないで電圧が 8Vを下回らない程度にします。今回は5.1KΩが最適のようでした。そうそうLMC555の出力（３番ピン）とコイルの間にコンデ ンサーがありますが、さしあたりこれは0.1μF程度の大きいものにしておきます。このコンデンサーとコイルで作られる共振周波数に一致し た時、電力が効率よくトランスを伝わるのですこしづつ小さな容量のものに取り替え最も出力電圧が高くなる容量を選択します。今回は0.0038μFでした。その時の回路の消費電流は３〜４mAでした。

● 回路図

　ブレッドボードで回路の試 験をしたら、次は記録の為に回路図を描いておきます。昔は描かなかったのですが、歳のせいか後で同じ物を作ろうかと思っても定数を忘れ結局は同じ事の繰り 返し。回路図は真面目に描いておいた方が後で助かります。

ついでなので(a),(b)点の電圧波形も

上記回路(a)点の電圧波形

上記回路(b)点の波形

PK-PKが電源電圧なので倍電圧整流する訳です。

● 配線図

　回路図が出来たら次はユニ バーサルボードに組み立てです。そのままユニバーサルボードに組み立てても良いのですが回路をコンパクトにしかもジャンパー線をできるだけ無くするには事 前に配線図を作っておいた方が便利です。しかも後で間違いがありません。

これは部品配置用です。

　配線図を描いていれば出来 上がりの大きさとユニバーサルボードの大きさが判ります。今回は12x8穴でした。出来上がった配線図をグルーピングし左右反転させると基板の裏から見た時の配線図にな ります。これは配線ハンダ付け時に使います。

配線ハンダ付け用配線図で す。

● ユニバーサルボードに組み立て

　最終段階のハンダ付けで す。今回は12x8穴の大きさなのでユニバーサルボードをこの大きさに切り出します。次に正面から見た配線図に従い背の低い部品からハンダ付けします。

正面から見たところ

裏返してみたところ（左右反転）

　上記写真は配線前の部品を 付けただけの状態です。これから配線になります。先ほど描いた配線図を反転したものを見ながらφ0.3mmの錫メッキ線で配線していきま す。

　これが配線用に使っている φ0.3mmの錫メッキ線です。1Kgあたり２〜３千円程度なの一個買っておけば一生使えます。.....と思っていたのですが10年以 上経つと表面が酸化し半田ののりが悪くなるようです。表面が酸化しても使えない事は無いので一つ買っておいた方が良いと思います。それから配線用にφ 0.3mmのホルマル線もあると便利。デジタル回路だとジャンパーだらけになるので配線にはホルマル線を使います。端は400℃程度の高温半田ごてを当て ると被覆が融けるので問題はありません。コアトランスに使っている線もホルマル線で下記写真のように簡単にハンダ付けができています。

錫メッキ線は全部ハンダ付けした方が良いと思います。

実際とは若干異なりますが配線図があると裏だけ見てハンダ付けができます。

　配線後のユニバーサル基板 （上）と裏配線図（下）です。見て判るようほぼ同じです。完全に一致しないのご愛嬌というか部品の大きさや位置を若干変更した為です。使っているのはユニ バーサル基板なのでここいらへんは臨機応変に。

● 備考

　配線を間違えていないか チェックした後に、電源投入し動作を確認します。この基板は問題なく動作しました。電圧は安定化していないので気になる方は８〜９V程度の定電圧ダイオードを 付けて下さい。

　実はこれを作る前、出力が LMC555だけでは心配で出力段にトランジスタを追加した回路も試しています。両者にあまり違いが無いので今回は無駄な回路を省いたものを紹介しています。もう少し多い電流が必要なら下記回路を試してみて下さい。

　インターネットで電子回路 制作記事はありますがどのように部品を配置し配線しているかが載った記事が少ないので回路が完成するまでを紹介してみました。これ全部自己流ですが、こん な風に作っているんだと思っていだたければ幸いです。錫メッキ線はあると重宝しますよ〜

　回路定数の決定、こん ないい加減に決定しているのは私くらいなかな。考えると恐ろしくなるので考えるのは止め。ああだ、こうだ、と言っても想定以内に入っていれば何でも可。実 際に動作するものができれば、こんなもんじゃないかな。

以上