■問題 図1 の回路(a)と(b)は,トランスとトランジスタを使って発振昇圧回路を製作したものです.電源は乾電池1本(1. 2V)で,負荷として白色LED(3. 6V)が接続されています.トランスはトロイダル・コアに線材を巻いて作りました.回路(a)と(b)の違いは,回路(a)では,L 2 のコイルの巻き始め(○印)が電源側にあり,回路(b)では,コイルの巻き始め(○印)が,抵抗R 1 側にあります. 二つの回路のうち,発振して昇圧動作を行い,乾電池1本で白色LEDを点灯させることができるのは,回路(a)と(b)のどちらでしょうか. 図1 問題の発振昇圧回路 回路(a)と回路(b)はL 2 の向きが異なっている ■解答 回路(a) 回路(a)のように,コイルの巻き始めが電源側にあるトランスの接続は,トランジスタ(Q1)がオンして,コレクタ電圧が下がった時にF点の電圧が上昇し,さらにQ1がオンする正帰還ループとなり発振します.一方,回路(b)のようなトランスの接続は,負帰還ループとなり発振しません. 回路(a)は,発振が継続することで昇圧回路として動作し,乾電池1本で白色LEDを点灯させることができます( 写真1 ). 写真1 回路(a)を実際に組み立てたブレッドボード 乾電池1本で白色LEDを点灯させることができた. トランスはトロイダル・コアに線材を手巻きした. 電源電圧0. 6V程度までLEDが点灯することが確認できた. ■解説 ●トロイダル・コアを使用したジュール・シーフ回路 図1 の回路(a)は,ジュール・シーフ(Joule Thief)回路と呼ばれています.名前の由来は,「宝石泥棒(Jewel Thief)」の宝石にジュール(エネルギー)を掛けたようです.特徴は,極限まで簡略化された発振昇圧回路で,使い古した電圧の低い電池でもLEDを点灯させることができます. この回路で,使用されるトランスは,リング状のトロイダル・コアにエナメル線等を手巻きしたものです( 写真1 ).トロイダル・コアを使用すると磁束の漏れが少なく,特性のよいトランスを作ることができます. インダクタンスの値は,コイルの巻き数やコアの材質,大きさによって変わります.コアの内径を「r1」,コアの外径を「r2」,コアの厚さを「t」,コアの透磁率を「μ」,コイルの巻き数を「N」とすると,インダクタンス(L)は,式1で示されます.
5V変動しただけで、発振が止まってしまう。これじゃ温度変化にも相当敏感な筈、だみだ、使い物にならないや。 ツインT型回路 ・CR移相型が思わしくないので、他に簡単な回路はないかと物色した結果、ツインT型って回路が候補にあがった。 早速試してみた。 ・こいつはあっさり発振してくれたのだが、やっぱりあまり綺麗な波形ではない。 ・色々つつき廻してやっと上記回路の定数に決定し、それなりの波形が得られた。電源電圧が5Vだと、下側が少々潰れ気味になる、コレクタ抵抗をもう少し小さめにすれば解消すると思われる(ch-1が電源の波形、ch-2が発振回路出力)。 ・そのまま電源電圧を下げていくと、4. 5V以下では綺麗な正弦波になっているので、この領域で使えば問題なさそうな感じがする。更に電圧を下げて、最低動作電圧を調べてみると、2.
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) インダクタンスは,巻き数の二乗に比例します.そこで,既存のトロイダル・コアを改造して使用する場合,インダクタンスを半分にしたい時は,巻き数を1/√2にします. ●シミュレーション結果から,発振昇圧回路を解説 図1 の回路(a)と(b)は非常にシンプルな回路です.しかし,発振が継続する仕組みや発振周波数を決める要素はかなり複雑です.そこで,まずLTspiceで回路(a)と(b)のシミュレーションを行い,その結果を用いて発振の仕組みや発振周波数の求め方を説明します. まず, 図2 は,負帰還ループで発振しない,回路(b)のシミュレーション用の回路です.D1の白色LED(NSPW500BS)の選択方法は,まずシンボル・ライブラリで通常の「diode」を選択し配置します.次に配置されたダイオードを右クリックして,「Pick New Diode」をクリックし「NSPW500BS」を選択します.コイルは,メニューに表示されているものでは無く,シンボル・ライブラリからind2を選択します.これは丸印がついていて,コイルの向きがわかるようになっています.L 1 とL 2 をトランスとして動作させるためには結合係数Kを定義して配置する必要があります.「SPICE Directive」で「k1 L1 L2 0. 999」と入力して配置してください.このような発振回路のシミュレーションでは,きっかけを与えないと発振しないことがあるので,電源V CC はPWLを使って,1u秒後に1. 2Vになるようにしています.また,内部抵抗は1Ωとしています. 図2 回路(b)のシミュレーション用回路 負帰還ループで発振しない回路. 図3 は, 図2 のシミュレーション結果です.F点[V(f)]やLED点[V(led)],Q1のコレクタ電流[I C (Q1)],D1の電流[I(D1)]を表示しています.V(f)は,V(led)と同じ電圧なので重なっています.回路(b)は正帰還がかかっていないため,発振はしておらず,トランジスタQ1のコレクタ電流は,一定の60mAが流れ続けています.また,白色LED(NSPW500BS)の順方向電圧は3. 6Vであるため,V(led)が1. 2V程度では電流が流れないため,D1の電流は0mAになっています.
●LEDを点灯させるのに,どこまで電圧を低くできるか? 図7 は,回路(a)がどのくらい低い電圧までLEDを点灯させることができるかをシミュレーションするための回路図です.PWL(0 0 1u 1. 2 10m 0)と設定すると,V CC を1u秒の時に1. 2Vにした後,10m秒で0Vとなる設定になります. 図7 どのくらい低い電圧まで動作するかシミュレーションするための回路 図8 がシミュレーション結果です.電源電圧(V CC )とD1の電流[I(D1)]を表示しています.電源電圧にリップルが発生していますが,これはV CC の内部抵抗を1Ωとしているためです.この結果を見ると,この回路はV CC が0. 4Vになるまで発振を続け,LEDに電流が流れていることがわかります. 図8 図7のシミュレーション結果 この回路はV CC が0. 4Vになるまで発振を続け,LEDに電流が流れている. ■データ・ファイル 解説に使用しました,LTspiceの回路をダウンロードできます. ●データ・ファイル内容 :図2の回路 :図4の回路 :図7の回路 ※ファイルは同じフォルダに保存して,フォルダ名を半角英数にしてください ■LTspice関連リンク先 (1) LTspice ダウンロード先 (2) LTspice Users Club (3) トランジスタ技術公式サイト LTspiceの部屋はこちら (4) LTspice電子回路マラソン・アーカイブs
7V)を引いたものをR 1 の1kΩで割ったものです.そのため,I C (Q1)は,徐々に大きくなりますが,ベース電流は徐々に小さくなっていきます.I C (Q1)とベース電流の比がトランジスタのhfe(Tr増幅率)に近づいた時,トランジスタはオン状態を維持できなくなり,コレクタ電圧が上昇します.するとF点の電圧も急激に小さくなり,トランジスタは完全にオフすることになります. トランジスタ(Q1)が,オフしてもコイル(L 1)に蓄えられた電流は,流れ続けようとします.その結果,V(led)の電圧は白色LED(D1)の順方向電圧(3. 6V)まで上昇し,D1に電流が流れます.コイルに蓄えられた電流は徐々に減っていくため,D1の電流も徐々に減っていき,やがて0mAになります.これに伴い,V(led)も小さくなりますが,この時V(f)は逆に大きくなり,Q1をオンさせることになります.この動作を繰り返すことで発振が継続することになります. 図6 回路(a)のシミュレーション結果 上段がD1の電流で,中段がQ1のコレクタ電流,下段がF点の電圧とLED点(Q1のコレクタ)の電圧を表示している. ●発振周波数を数式から求める 発振周波数を決める要素としては,電源電圧やコイルのインダクタンス,R 1 の抵抗値,トランジスタのhfe,内部コレクタ抵抗など非常に沢山あります.誤差がかなり発生しますが,発振周波数を概算する式を考えてみます.電源電圧を「V CC 」,トランジスタのhfeを「hfe」,コイルのインダクタンスを「L」とします.まず,コイルのピーク電流I L は式2で概算します. ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2) コイルの電流がI L にまで増加する時間Tは式3で示されます. ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3) Q1がオフしている時間がTの1/2程度とすると,発振周波数(f)は式4になります. ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4) V CC =1. 2,hfe=100,R 1 =1k,L=5uの値を式2~3に代入すると,I L =170mA,T=0. 7u秒,f=0. 95MHzとなります. 図5 のシミュレーションによる発振周波数は約0. 7MHzでした.かなり精度の低い式ですが,大まかな発振周波数を計算することはできそうです.
5Vから動作可能なので、c-mosタイプを使う事にします。 ・555使った発振回路とフィルターはこれからのお楽しみです、よ。 (ken) 目次~8回シリーズ~ はじめに(オーバービュー) 第1回 1kHz発振回路編 第2回 455kHz発振回路編 第3回 1kHz発振回路追試と変調回路も出来ちゃった編 第4回 やっぱり気に入らない…編 第5回 トラッキング調整用回路編 第6回 トラッキング信号の正弦波を作る 第7回 トラッキング調整用回路結構悶絶編 第8回 技術の進歩は凄げぇ、ゾ!編
ラジオの調整発振器が欲しい!!
エアコンを付けたら水がポタポタと漏れてきたことありませんか。 水漏れはエアコンを良く使う夏に起こることが多いトラブルです。 なぜ水漏れが起こるの?
業務用エアコン 2018. 01. 10 ポタポタポタ・・・急にエアコンから水が漏れてきて困ったことはありますか? 水漏れトラブルはエアコンをよく使う夏に多いトラブルなんです。 水漏れのトラブルは料金がケースバイケースで変わりますが、 安くても7000円~15000円程度かかってしまいます。 今回は 水漏れ原因の理由、対処法 を説明いたします。 業者に頼む前に自分で確認して、修理費用を浮かし夏の暑い時期すぐ使えるように直しちゃいましょう。 素人には難しい故障もあり得るので、 対処して改善されない場合はおとなしく修理屋に任せましょう。 エアコンからなぜ水が出るの?
1. ドレンホース排出口に布をあて固定 2.
業務用エアコンからの水漏れ、場合によっては大損害? たかが水だと侮るなかれ。 飲食店で、せっかく作った料理にエアコンから漏れた水が入ってしまったら。。。 オフィスで大事な書類に水がかかってしまったら。。。 お客様に水がかかってしまったら。。。 場合によっては大きな損害を招きかねません。 そんなエアコンからの水漏れ、事前に避けられるのなら避けたいですよね。 エアコンからの水漏れは夏場に起こる 実は、エアコンからの水漏れのほとんどは、夏場に起こっています。 まさに今の季節が要注意というわけです。 では、なぜ夏なのか。 勘のいい人はもうお気づきかもしれませんね。そう。 エアコンの水漏れは、冷房運転するときに起こっている んです。 (おっと、お間違えなく!冷房を使うと必ず水漏れするということではありません) 冷房運転時の冷たい空気は、部屋の中の温かい空気を熱交換器で冷やして作りだされていることは、前にもこのコラムで説明しましたが、その温かい空気が冷やされるとき、空気中の湿気が結露となって、熱交換器にビッシリつくことになるんです。 アイスコーヒーのグラスの水滴や、冬の窓についた露なんかと同じ原理のアレが、エアコンの中で起こっているわけですね。 ただ、水漏れといっても、 この結露が直接漏れてきているわけではないんです。 結露のイメージです!
エアコンで冷風を出す場合、温かい空気を取り込んで室内機で冷却して排出しているため、冷却部分に結露が起こってしまい水が出てきてしまいます。暖かい部屋に冷たいドリンクを置くとグラスに結露が起こるのと同じです。 また、温風を出す場合、冷たい空気を取り込んで室外機で温めて排出しています。外にある室外機で空気を温めているため、同じように結露が起こります。 エアコンは、どのように利用しても結露による水とは切っても切れない縁になっているのです。 水漏れをそのままにしてしまうリスク 「水漏れがあるような気がするけれど、今は困っていないから放置してもいいのではないか」と考えている人も多いかと思います。 しかし、水漏れを放置してしまうことで、エアコンそのもののトラブルに発展する事例もあります。 例えば、水漏れが汚れによるものであれば、水漏れを放っておくことで異臭を放つようになります。スライム状の汚れにカビが見られたり、水分が腐り腐敗臭を放ったりするためです。 また、異臭を感じても放置していると、汚れによって部品の劣化や破損が進み、コンプレッサーに異常が見られるというケースもあります。 少しの水漏れでも、早めに対処をしないことで、エアコンそのものの故障に繋がり、修理や買い替えをしなければならなくなるかもしれません。 エアコンの水漏れは自分で治せる?