ご　質　問　　　

回　　　答　　　

注意事項

　下記掲載内容につきましては、当方の試作結果の公開であり、機能、性能、安全性を保障するものではありません。　下記内容を試される場合は、全ての内容について自己責任で行って下さい。

１　ご質問への回答

　 センサ信号を受けてオンディレー信号＋ワンショット信号を使えば実現できます。　当初は、これに適合するキットを探しましたが、残念ながら適切なキットを見つけることができませんでした。　ＰＩＣマイコンを使用すると容易に実現できますが、ソフトを作成する必要もありますし、書込器も必要になり、電子工作初心者の方には壁がとても高いと思います。
　その他に、オムロンなどから発売されている多機能タイマーを使用されるのが一番てっとり早いと思います。　ただ、電子工作にトライしてみたいということで、この方法も却下です、

　電子工作初心者の方には、部品集めに手間がかかると思いますが、ワンショットＩＣの代表である５５５タイマーＩＣを使用した電子工作ということで、今回のご要望を実現してみます。　ただし、回路はブレッドボードで試作するところまでですので、本回答を基にして、ご自分なりの

２　ランプ点灯制御回路試作

　ランプ点灯制御回路はタイマーＩＣである５５５タイプを２個使用します。　１段目の５５５タイプＩＣで、オンディレー用の１０ｓパルスを作ります。　２段目の５５５タイプＩＣは、オンディレー用パルスの終了（立ち下がり）を検知して、ＦＥＴオン用の１０ｓパルスを作るようにします。
　５５５タイプＩＣをワンショットで動作させるときに注意しないといけないのは、２番ピンのトリガ入力をパルス出力終了するまでにＨレベルに復帰させておくことです。（詳しくは、ご使用の５５５タイプＩＣのデータシートを入手してご参照願います。）　このため、どのようなパルス幅の入力信号でも対応できるように、入力信号が接点開→閉（オープンコレクタの場合、トランジスタオフ→オン）を検出するコンデンサによる微分回路をもうけてエッジ検出で起動がかかるようにします。

　動作、制御方法を決めるに際して、ご要望のセンサ信号仕様などの詳細が不明です。　今回は、ランプ点灯制御回路への電源供給方法の違いにより、下記２つのケースで検討することにします。　なお、電源電圧は１３．８Ｖ、負荷電流は１０Ａとします。

• Ｃａｓｅ１

　センサ信号がドライ接点である。　ランプ点灯制御回路の電源をオンオフすることでランプを点灯する。
　センサ信号の接点が閉じることでランプ点灯制御回路に電源を供給したときに１回だけランプを点灯して１０秒後に消灯する。
　次にランプを点灯させるためには、一旦、ランプ点灯制御回路の電源をオフし、再度、ランプ点灯制御回路の電源をオンする。

• Ｃａｓｅ２

　センサ信号がドライ接点、もしくは、オーンコレクタである。　ランプ点灯制御回路の電源は常時給電している。
　センサ信号のドライ接点が閉じる（もしくはオープンコレクタがオンする）と１回だけランプを点灯して１０秒後に消灯する。
　次にランプを点灯させるためには、一旦、センサ信号のドライ接点が開き（もしくはオープンコレクタがオフし）、その後、　センサ信号のドライ接点を閉じる（もしくはオープンコレクタがオンする）と、再度ランプを点灯する。

　次に、使用する主要部品を決めます。

• 　タイマーＩＣは、Ｃ−ＭＯＳタイプとします。　秋月電子通商で入手可能なＬＭＣ５５５（通販コード I-958）を採用します。　Ｃ−ＭＯＳタイプの５５５タイマーＩＣならば、ほぼ、どれでも使用できると思います。　バイポーラの場合は、後述の電源ラインインピーダンス低下用抵抗の見直しが必要となると予想します。
  　

• 　ランプ点灯用ＦＥＴは選択の余地は無く、手持ちの２ＳＪ５０４（通販コード I-1114 ）とします。　これも秋月電子通商で入手可能です。
  　

• 　タイマーＩＣ用電源として動作を安定化するために３端子レギュレータで５Ｖ駆動とすることにします。　一般的なＴＯ−２２０パッケージ相当の３端子レギュレータならば、＋５Ｖ　０．３Ａ以上ならば、どのようなものでもよろしいかと思います。　秋月電子通商ならば、ＴＡ４８０５Ｓ（通販コード I-537）、ＮＪＭ７８０５ＦＡ（通販コード I-161）、ＮＪＭ７２２３Ｆ５０（通販コード I-671）などが使用できます。　電源電圧が１３．８Ｖですので、低ドロップタイプの３端子レギュレータである必要はありません。　もし、電源電圧が６Ｖ〜８Ｖ程度ならば、低ドロップタイプを使用する必要があります。

　以上の使用を基に、Ｃａｓｅ１向けに作成した基本回路図を図１に掲載します。

【　図１　Ｃａｓｅ１　基本回路　】

• 　負荷RLoadは、ＦＥＴや配線の電圧降下などを考慮して約１Ωとします。

• 　Sensor1が、センサーの接点です。

• 　電源投入時にオンディレー用１０ｓパルスを出力させるためのトリガ信号回路Ｒ２０、Ｃ２０を設けます。　Ｄ２０はＣ２０の残留電荷放出時間を短くするための放電用ダイオードです。

• 　Ｒ４０とＣ４０が電源投入時のパワーオンリセット信号回路です。

• 　ＩＣ２の出力３番ピンはオンディレー用１０ｓパルス出力終了後はＬレベルを保持します。　前述のようにＩＣ３出力で１０ｓパルスを出力するためにはＩＣ３の入力をＨレベルにしておく必要がありますので、ＩＣ２の出力３番ピンにＣ６，Ｒ７の微分回路を設けます。

　通常は、この程度の回路で十分機能します。　しかし、今回が、１０Ａもの負荷であるため、誤ってオンしないための工夫をすることにします。

　その一例として、１３．８Ｖの電源電圧が大きく変動したときにも誤動作しないようにします。　図１の回路で電源電圧を変動させたときの３端子レギュレータ出力の＋５Ｖライン電圧と負荷電圧の波形を示します。　＋５Ｖライン電圧が１Ｖ程度に低下したときに電源電圧を復帰させると、場合によっては図２のようにＦＥＴがオンしてしまうことがあります。　電源電圧が不安定な場合に発生しやすい現象です。　通常は、このような対策までは踏み込まないのですが、今回は真面目に（できる範囲で）対策することにしました。

【　図２　電源電圧変動による誤動作例　】

　この対策で、一番簡単なのは、ＦＥＴの変わり、もしくは、図１の回路図のＱ５にリレーを使うことです。　しかし、それでは、電子化のご要望にお応えできないため、この方法はとりません。　対策として以下の２点を組み込みことにしました。　なお、今思えば、５Ｖ電源電圧確定時のみランプ点灯制御回路に電源を供給する方法もありましたが、今回は下記で対応しました。

対策１

　リセット信号電源電圧が中途半端なときにタイマーＩＣ５５５へリセット信号をLowレベルに保持するようにします。　この対応として、今回はパワーオンリセット回路をＣＲ充放電回路からツエナーダイオードを使用した電圧検出回路に変更しました。　このとき、最もよい回路は、電圧検出ＩＣを使用するのが一番確実なのですが、ツエナーダイオードを使用した電圧検出回路としました。　（図３、図４のＱ２の部分）

対策２

　誤動作の確率を低下させるために１段目の５５５タイマーＩＣが出力しているときに２段目のタイマーＩＣをリセットし、また、２段目の５５５タイマーＩＣが出力しているときに１段目のタイマーＩＣをリセットするようにしました。
　また、この回路がないと、ＦＥＴオン中にセンサ信号を１段目の５５５タイマーＩＣが受け付けてしまい、予期せぬ２段目の５５５タイマーＩＣのオン→ＦＥＴのオンをすることになります。　この回路を設けることでリトリガがかかることを防止します。　（図３、図４のＱ３，Ｑ４の部分）

　上記の対策を実施したＣａｓｅ１とＣａｓｅ２の回路図を下記します。　これが、今回の試験回路です。

• 　Ｒ１とＲ３は無駄に見えるかもしれませんが、とても大切な抵抗です。　絶対に設けて下さい。　但し、抵抗値は±２５％程度変わっても、問題はないでしょう。　今回の試作では１／６Ｗ抵抗を使用していますが、継続的に使用する場合は、１／２Ｗの抵抗を使用して下さい。
  　

• 　試作程度だと電解コンデンサの耐電圧は１６Ｖでも構いませんが、継続使用する場合はＣ１，Ｃ２の耐電圧は３５Ｖ以上にして下さい。　Ｃ１，Ｃ２以外は１６Ｖで十分です。
  　

• 　Sensor2でフォトカプラを使用していますが、これはノイズ環境で使用することを想定して、電圧信号ではなく電流駆動した電圧信号としたかったためです。　本当はＲ３１，Ｒ３２の値はもっと小さくしたかったのですが、今回は下記で妥協しました。
  　なお、フォトカプラＰＣ１は、TLP521である必要はありません。　汎用品であれば、どのようなものでも構いません。　秋月電子通商で販売しているTLP621でも十分使用できます。

【　図３　Ｃａｓｅ１　回路　】

【　図４　Ｃａｓｅ２　回路　】

　図３、図４の回路をブレッドボードで動作試験したときの様子を下図に示します。　タクトスイッチは図４のSensor2に相当します。

【　図５　動作試験（手前から見る）　】

【　図６　動作試験（真上から見る）　】

【　図７　動作試験（奥側前から見る）　】

【　図８　動作試験（主回路部分）　】

　この試験回路で実際に動作したときの波形を掲載します。　オンディレー用１０ｓパルス時間はＲ４＋１００ｋΩＶＲで，ＦＥＴオン用１０ｓパルスはＲ８＋１００ｋΩＶＲで調整します。　時間を大きく変更されたい場合は、これらに加えてＣ５，Ｃ８も変更することで対応できます。　　なお、動作させたとの負荷電流は１０．８Ａ、ＦＥＴのＤ−Ｓ間電圧ＶＤＳは０．４５２Ｖ、制御回路０Ｖライン〜ドレイン間電圧１１．１４Ｖでした。

【　図９　ランプ点灯制御回路　動作波形　】

　今回の試作で所望の動作はできるようになりましたが、残念ながら負荷は抵抗でしか試すことができませんでした。　ランプ負荷の場合、突入電流（インラッシュカレント）対策なども必要になります。　この点については、今回は見送りとさせて頂きます。

製作に必要なもの。

　この回路を製作して、実用化するためには、上記回路のほかに、いろいろな部品、工具が必要になります。

• プリント基板（一例：秋月電子通商　片面ユニバーサル基板Ｃタイプ（７２ｘ４７ｍｍ） (通販コード P-182 )）、基板固定用スペーサ

• ケース

• 電線　（ランプ主回路用に１０Ａ用電線。　ランプ点灯制御回路配線用電線。）

• ＴＯ−２２０用放熱板、および、放熱用シリコングリス

• ハンダコテ、ハンダ、ハンダコテ台

• ケース加工用工具