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カテゴリー「電子工作」の49件の記事

2024年2月27日 (火)

ZEEWEII DSO3D12 をゲット

先日2/16に注文したZEEWEII DSO3D12が、11日目となる今日2/27に到着しました。

AliExpressで中国発送のため、破損しないか心配でしたが、箱や本体の変形もなく、電源投入で波形表示の確認もできました。

今週は仕事もあり朝も早いので、今日は簡単な動作確認と充電にとどめ、次の休日に動かしてみようと思います。


梱包に変形等はありませんでした。
Img_0086

中の箱にも変形等無いようです。
Img_0087

箱の中身です。不足するものは無いようです。
Img_0088

電源を入れ、CH1とCH2の波形表示も確認できました。
Img_0089_20240227200801

先ずは充電です。赤いLEDが点灯しました。
Img_0090

3時間程したら、充電が完了したからか緑色に変わりました。
Img_0091

付属品の確認も含め、プローブ2本で信号発生器の出力をCH1,CH2各々に繋ぎ、画面で2ch分の表示がされるのも確認出来ました。

 


2024-3-4追記
DSO3D12を収納するプラケースを探していて、CanDoで丁度良いを見つけたので、入れてみました。
プローブが意外と長いので横21cm程度、本体とプローブ類の収納のため縦15cm程度、高さが4.5~5cm程度がほどよい感じです。
本体の周りは、適当なプラ板を切って仕切りを入れました。
Img_0106 Img_0105 Img_0107

持ち運び易くなりました。
ただ、プラ厚が薄く柔らかめで、蓋と本体側の重なり幅も狭いので、蓋をしていても結構ぐらつく感じあり。
もう少し固めの材質でしっかりしたのを、探してみようかなー。

続報あればまた。



 

2024年2月26日 (月)

オンライン回路シミュレータCSAが日本語対応になった

今日、何気にCSAを起動したら、メニューなど日本語対応になっていました。
数日前までは、英語でしたので、この数日内でアップデートした様です。

以下、ワンショットリモコンシステムのシミュレーション回路のリンク起動の例ですが、
メニューバーには、ファイル 編集 追加 オシロスコープ オプション 電子回路 と日本語が並び、
右側には、リセット 実行/停止 シミュレーション速度 電流速度 と日本語が並んでいます。
各メニューの下層メニューも日本語になっています。
右下には、タイムステップの文字が見えます。  
Photo_20240226181901

元のフルスクリーンバージョン(以下)も日本語ですし、以前にリンクを作成して起動していたものも日本語で起動します。
Photo_20240226201601

ユーザーとしては、分かり易くて使い易くなったので、大変良かったです。

ファイル ⇒ About で見ると、バージョンは Circuit Simulator version 2.9.0js. となっていました。

オプション ⇒ その他オプション ⇒ 言語設定 で変更出来るようです。
Photo_20240226202001


参考
福野さんと言うIchigoJamを発明され、複数社の社長もされているすごい方の貢献のおかげの様です(下のリンク)。
この場で感謝のお礼を申し上げます。誠にありがとうございました。

ブラウザだけで動く電子回路シミュレーター「Circuit Simulator Applet」日本語対応 (jig.jp)
https://fukuno.jig.jp/4220

 

2024年2月16日 (金)

ZEEWEII DSO3D12を注文

ここ1週間程、2ch以上のオシロが欲しいなーともやもやした日々を過ごしました。

DSO154Proを持っていて高コスパで気に入っていますが、40MS/s帯域18MHz(-3dB実力15MHz)と少なめ、何より1chだと入出力の同時測定も出来ず、この先もどかしい思いをしそうですし、次の自由研究ネタも未定なので時間があるうちに何かしておきたいなーとの思い。
どうせならと帯域100MHz以上で、2~4ch入力を条件に、大きさ・価格・機能などで、ベンチトップ型からハンドヘルド型まで、機種選定で悩んでいました。
家族もいるダイニングテーブルでちょこちょこっと製作や実験をしては、何事もなかった様に引き出しに片付けてしまうのが、自分流のスタイルなので、結局最後は大きさで選びました。
OWON HDS2102Sとの比較で最後まで悩み、20cmも高さがあり躊躇、100MHzプローブは1本しか付属せず、上下ボタンが時間軸、左右ボタンが電圧感度、と直感と逆で違和感には不満がたまりそう。

ZEWEII DSO3D12は、厚みが32mmと厚いものの今時の大きいスマホとほぼ同じサイズ、オシロとDMMと信号発生器の3in1、帯域120MHz(-3dB実力82MHz Youtube:TechCornerTV動画内16:45辺り)とそこそこ十分、100MHzプローブは2本付属、広視野角なIPSパネル、DMMは容量測定可(持ってないので助かる)、AliExpressのZEEWEII official store出品で15,000円程度(送料無料)、バイヤープロテクションで安心感あり、今日ついにポチりました。
Photo_20240217201101

価格は、AliExpressは初めてだからか初回割引も効いて13,639円で買えました。
Photo_20240217200501

DSO154Proは5,899円で買ったので2倍強の価格ですが、以下の点など性能が上がるので、今のところは妥当と考えています。
1ch ⇒ 2ch
DSO+SG ⇒ DSO+SG+DMM
帯域18MHz(実力15MHz) ⇒ 1ch:120MHz(実力82MHz) 2ch:60MHz
40MS/s ⇒ 250MS/s
波形保存なし ⇒ 保存可

アマゾンだと2.2~2.4万円程度と高いので、AliExpressはかなり安い印象。
共に中国発送のため到着まで時間が掛かりますが、急がないし、AliExpressから買ってみたかったしで、安い方にしました。
何故かクレジットカード登録に失敗、ファミマ支払いで済ませ、今は発送待ち、到着は3/5~10と3週間程かかりそう。


Photo_20240217200601

2chですが、画面を保存し比較のために背景に表示させるrefarence waveform機能があり、頑張れば3~4ch的な使い方も出来そう。
Photo_20240217094101

Voice Assistant機能で音声での操作も出来るらしい。
Zeeweii DSO3D12 ⭐ Voice Assistant Test⭐ Review Part 2 (youtube.com) の1:52辺りでコマンド一覧が出ています。
コマンドワードの説明も付いたマニュアル...これは何?...supereyes DSO3D12って同じ物? 別物?...
上記2つを比較すると、"HELLOW ZEEWEII", "GOODBYE", "Signal generator", "Fifty percent", "Multimeter Capacitance", "Multimeter AC voltage", "trigger source 1 2" の有無で差があるので、入手後はチェック必要ですね。

到着したら、レビューかな。

2024-2-27追記 到着しました。


参考 EEVblogで2023-11-29付のポータブルオシロスコープの性能比較表があったので、少し参照しました。
  Portable Oscilloscopes List (cheap) - Page 1 (eevblog.com)
  https://www.eevblog.com/forum/testgear/portable-oscilloscopes-list/?action=dlattach;attach=2010062;image

2024年1月16日 (火)

【温故知新】ワンショットリモコンのシミュレーション回路を少し簡素化

全体の目次

昨年5月に成功していた、ワンショットリモコンのシミュレーション回路に冗長な所がある事に、昨日寝る前に回路を眺めていて気づきました。

Photo_20240205161201 リレーとダイオードを2個づつ使い排他制御していた部分ですが、元々リレーの接点には、ノーマリーオン側とオフ側の両方があり、相互に排他的な関係にあります。


また、リレーを切り替えるコイルの電流は、ダイオードが直列にある事で、ヒステリシスコンパレータの出力極性±35Vのどちらか一方しか作用しないので、リレーを2個使うまでもなく、1個で足りるとふと気づいたのです。

これまでは、ヒステリシスコンパレータ出力がプラス時にOnするリレーと、マイナス時にOnするリレーとに、役割を分けていたいた訳ですが、ここに簡素化の余地がありました。

蛇足:AC24Vは振幅33.8Vが正しいと気づきましたが、今のまま振幅24V(AC17V相当)でも、切替動作には支障がないので良しとします。

参考:リレーの簡単なテスト回路例 (右下のコイル電流グラフの右端にマウスカーソルを持ってくれば、リアルタイムなコイル電流が表示される)

回路を編集して、期待通りの動作も確認出来ました。

CSA回路のダウンロード:oneshotremoconsystemsimulation_a.txt
CSA起動とシミュレーション実行(Link起動):こちら

昨年結構頑張ってたどり着いた等価回路なので、なかなか頭から離れませんが、これ以上はもういいかな。

 


簡素化前後のリレー辺りの回路

簡素化前

赤点線で囲った部分が冗長

簡素化後
冗長部分をなくし簡素化
Photo_20240116200701_20240117200201 Photo_20240116200601

 

簡素化前の全体回路
Photo_20240116195901

簡素化した全体回路(主回路Off時)
Offjpg

簡素化した全体回路(主回路On時)
On_20240116200401

簡素化後の動画で、簡素化前と動きは同じです。
リセット後、初期化で主回路Offから開始し、手動レバーでOn/Offさせ、リモコンスイッチ 押す/離す でOn/Offさせています。

簡素化後の実行はこちら 参考で簡素化前の実行はこちら


続報あればまた。

 

本記事は、メーカーからの情報や公開された特許情報等を元に、動作理解とシミュレーションでの再現を目的に独自に調査したものです。従って、考察や実験結果はあくまで個人の範囲に留めるものであり、記事の内容には間違いがある可能性があります。参考にされる際は自己責任とし、メーカーや関連業者に迷惑を掛けるような事はしないでください。また、この記事を読まれて類似の事をされても、当方はいかなる責任も負いません。

2023年12月28日 (木)

【温故知新】ワンショットリモコンスイッチの点灯色が逆

全体の目次

今月定年を迎えましたが、その後は週3日で勤務継続となりました。半年位続ける程度で考えているのでまあいいかな。

で、先日仕事である部屋の作業をした際に、あれっ!?てなった事があります。
その部屋の照明のスイッチにはワンショットリモコンスイッチが使われていて、
・照明消灯で赤点灯Red2
・照明点灯で緑点灯Green2

の状態になっていて、照明の入り切り状態とスイッチの赤緑LEDの点灯状態がなのです。

自分なりに仕組みが分かっているので、リモコンスイッチの赤白端子への結線が逆になっているのだろうと直ぐに気付きました。

リモコントランスはAC24Vを与えるだけなので極性はありませんが、リモコンリレーとリモコンスイッチは動作上極性があり、どちらかの結線が違うと、照明の点灯状態とスイッチの点灯色に不一致が生じてしまいます。
もし、リモコンリレーとリモコンスイッチの両方の結線が違う場合は、結果的に照明の点灯状態とスイッチの点灯色は一致します。

以前CSAで組んだ回路(ここのクリックで即実行)でも再現できたので、表にまとめてみました。
一番上が正しい結線の状態、その下はリモコンスイッチの結線を逆にした状態、その下はリモコンリレーの結線を逆にした状態、一番下が両方の結線を逆にした状態です。

  照明点灯 照明消灯
正しい On_true
照明点灯時は赤LEDが点灯⇒一致
Off_true
照明消灯時は緑LEDが点灯⇒一致
スイッチの配線が逆 On_false
照明点灯なのに緑LEDが点灯⇒不一致
Off_false
照明消灯なのに赤LEDが点灯⇒不一致
リレーの配線が逆

On3照明点灯なのに緑LEDが点灯⇒不一致

Off3
照明消灯なのに赤LEDが点灯⇒不一致

両方の配線が逆 On4
照明点灯時は赤LEDが点灯⇒一致
Off4
照明消灯時は緑LEDが点灯⇒一致

照明点灯状態は、回路図下主回路の電球シンボルの発光で分かりますし、スイッチの方は赤か緑のLEDの点灯状態で分かります。
回路の状態が視覚的に見えるCSAってホント分かり易くてVeryGoodですね。

未確認ですが、普通分電盤内に複数並んだリモコンリレーへの青線は、リモコントランスに繋がる共通な線になるので、各リレーに並列に接続する施工がなされているはずなので、リモコンリレーの青赤線が逆になっているとは考えにくいです。なので、
今回の不一致箇所は、単純にリモコンスイッチへの2本の線を入れ替える事で、正しくできそうなのですが、別業者が過去に工事した所で明らかな施工不良なので、自分たちで直すかどうかは要検討です。
先ずは状況説明だけでも上司に相談してみますかね。


2024-1-6追記
メーカーのよくあるご質問に、リモコンスイッチの赤[ON]・緑[OFF]の表示が逆の場合の対処方法が書いてありました。
【照明制御】ワンショットリモコンでリモコンスイッチの赤「ON」・緑「OFF」の表示が逆になっています。対処方法を教えてください。 - リモコン配線器具 - Panasonic
Photo_20240108103401
上記でリモコンリレーの赤・青の配線が逆でも、同様の症状になるのが分かり、CSAでも再現したので表に追加しました。


2024-1-10追記
上司より自分たちで直して良いよとの事で、今日現場で配線の入れ替えを実施しました。
リモコンスイッチは上下に2個あり、2回路系統の照明のOn/Offを各々切り替えるもので、計3本の電線が繋がっていました。
リモコントランスからの配線(青線)は共通で、本来スイッチの白端子に共通に繋がるはずですが、赤端子に接続されています。
また、白端子からは、緑線と白線が各々のリモコンリレーに繋がっている様です。

思った通り逆ですね。

現状の配線の様子:白赤端子への配線が逆ですね。
Img_9997_20240110200801

手直し後の配線:白端子2つへリモコントランスからの青配線を繋ぎ、上の赤端子へは緑配線、下の赤端子へは白線配線を繋ぎました。
Img_9998_20240110200901

手直し後、照明の点灯で赤LED点灯、消灯で緑LED点灯と、きちんと一致させることが出来ました。

実は、大きい部屋なので、上の写真の場所の他にも、照明用のスイッチがあり、そちらも接続ミス(下の写真)です。
Img_9999
こちらも配線を是正しました。

やれやれ、今の仕事を始めてから相当数このスイッチを見てきましたが、逆なケースに遭遇したのは初めてでした。
正月休みを挟んだものの割と直ぐに是正でき、ワンショットリモコンシステム調査で得た知見が役立ちました。

 

続報あればまた。


本記事は、メーカーからの情報や公開された特許情報等を元に、動作理解とシミュレーションでの再現を目的に独自に調査したものです。従って、考察や実験結果はあくまで個人の範囲に留めるものであり、記事の内容には間違いがある可能性があります。参考にされる際は自己責任とし、メーカーや関連業者に迷惑を掛けるような事はしないでください。また、この記事を読まれて類似の事をされても、当方はいかなる責任も負いません。

 

2023年10月22日 (日)

DSO154Proを使ったケーブル長簡易測定

DSO154Pro記事の目次

DSO154Proは、40MS/sサンプリング、最小時間レンジが50ns/divなので、割と短時間の現象の観測が可能です。
簡易ながら信号発生器が付いていますし、信号発生器出力の遷移時間もそこそこ早そうです。

DSO154Proだけで簡単にできる利用法を考えていて、先ず思いついたのがケーブル長測定器()です。
TDR測定法(*1)でケーブル遠端からの反射波の戻りを観測する事で、ケーブルの長さの目安を知る方法です。

そもそもサンプリング周期25ns毎のデータ取り込みですし、目視で反射波の戻りで生じる波形の変化点を見つけるやり方なので、精度は出せそうにありませんがやってみました。

長さの分解能は12.5ns(電気信号の往復伝搬時間を25nsサンプリングで測るのでその半分が伝搬時間)の制約のため、数mより細かくはなりませんが、そんな程度で良ければ使えそうな事が分かりました。
実際の測定から、ケーブルの伝搬速度比(対光速度)の設定が肝になりそうな事も分かりました。

 
手持ちのケーブルでテスト測定

今回、物置に長さ6.8mの75Ω同軸ケーブルがあったので、実際に測定してみました。
電話線や電源コード等多数ありましたが、一番長いのが同軸ケーブルでした。

単純計算ですが、30cm/nsの伝搬速度とすれば、6.8mでは信号伝搬時間23ns、往復では46nsです。
実際には光速度よりも遅くなるはずなので、測定結果から6.8mでの伝搬速度の算出が必要となるでしょう。
観測波形を実際に見てから、ケーブル長測定器として使いものになりそうかの検討をしてみます。

測定に使った同軸ケーブルです。長さを測ったら6.8mありました。
Img_9766

TVアンテナ用の同軸ケーブル インピーダンス75Ωですね。
Photo_20231024072101

先に、プローブだけの波形です。
ミノムシタイプの1:1プローブです。10%-90%の遷移時間は30ns程度に見えます。
サンプリング周期25nsでのサンプリングデータからsinc補完した波形なので、精度は低いです。
このプローブの周波数帯域は余り良くなさそうですが、そんなに鈍った波形には見えていません。
Img_9762

P6100型の10:1プローブです。10%-90%の遷移時間は30ns程度に見えます。
こちらの方が、上記よりも帯域・寄生容量・インピーダンスも良いはずなので、こちらで測定する事にします。
Img_9764

6.8mの同軸ケーブルを信号発生器の出力に接続し、接続点の信号を観測しました。ケーブルの遠端は解放しています。
DSO154Proは1chしかないので、信号が往復して反射波が戻るのを近端で観測する事にしました。
Img_9768

上記の画面の拡大です。
Img_9769

ぱっと見では、より鈍った波形に見えますが、実は3段程の階段波形となります。
なぜなら、信号発生器出力の立ち上がり開始時点では、ケーブルのインピーダンス75Ωが見えてくるので、信号発生器の出力インピーダンス150Ωと直列に75Ωが入る回路となるため、信号発生器内部振幅3Vとの分圧が起こり1V(=3V・75Ω / (150Ω+75Ω))振幅を最大値に信号を送り出します。その後、遠端が解放なので全反射の反射波が近端に戻り、振幅を2Vにし、更に2往復目以降の反射波の戻りで、やっと3Vに到達する振幅となるので、結果的に鈍って見えます。
反射波の戻りで上昇に転ずるので、波形には2回程の段まで良く見えています。(シミュレーションで波形を再現し確認します。)

信号の送り始めから、1回目の段が変化し始める反射波の戻り時点まで、エイヤですが50ns程度に見えます。
最初に目安にしていた光速度と同じ伝搬速度で計算しした往復時間46nsに近いのですが、良く考えるとたまたまそうなっただけに思えます。

25nsのサンプリング周期2回分、ここはサンプリング周期毎にしかデータが取得出来ないので、25ns毎の飛び飛びの値しか測定できない訳で、計算の精度は低いです。

今度はケーブルの遠端をショートしてみました。ケーブルの先端でミノムシクリップでショートしているのが見えます。
Img_9770

上記の画面の拡大です。遠端がショートなので、反射波が戻ると振幅はゼロに向かって低下します。
Img_9771

波形の立ち上がり始めから、下がり始めまでの時間はこちらも50ns程度に見えますが、サンプリング周期の整数倍でしかならないので精度は低いです。

ここで少し技を使ってみます。
Persist設定を1sにして、遠端のミノムシクリップを手で動かし、ショートとオープンを繰り返しました。
綺麗に波形が分かれてくれ、波形の立ち上がり開始点から波形の分かれ点までこちらも50ns。
この波形なら信号がきちんと反射して戻ってきてくれた事も分かるので、往復時間の判別がし易いです。
Img_9778_20231023114401

注意:50nsは丁度サンプリング周期2回分、結局の所25nsのサンプリング周期毎の瞬間でしか入力信号を取り込まないので、実際は26nsで反射波の戻りがきているのに50nsサンプリングで取り込んだのかも知れません。

反射波の戻りは信号の往復時間なので、一方通行の信号伝搬時間では12.5nsが時間分解能の限界となります。
でも、これって5000円強(P6100プローブ・電池無しなら約4000円)のコストを考えると、DSO154Proの高性能さの証しに思えます(*)
(*)廉価製品での比較ですが、約3000円のDSO138は1MS/s、約4500円のFNIRSI-DSO152は2.5MS/s、40MS/sに比べたらかなり劣りますし、上を見たらきりがないし。

また信号発生器からの信号遷移開始時刻も、反射波が戻ってくる時刻も、オシロスコープ側のサンプリングのタイミングとは非同期でしょうから、±25ns程度の分解能誤差があると考えるべきと思われます。

今回の6.8mの同軸ケーブルの反射波の戻り時間の測定結果から、ケーブル長を計算してみると、
光速と同じとすれば、 50ns/2 × 1.00 × 2.997925E8 = 7.49m
光速の65%とすれば、50ns/2 × 0.65 × 2.997925E8 = 4.87m
光速の91%なら、      50ns/2 × 0.91 × 2.997925E8 = 6.82m
伝搬速度をどうするかで、結果は結構変わってしまいます。

実際には50ns±25nsの分解能誤差を含むと考えるべきで、
光速と同じとすれば、 (50ns±25ns / 2) × 1.00 × 2.997925E8 = 7.49m±3.74m
光速の65%とすれば、(50ns±25ns / 2) × 0.65 × 2.997925E8 = 4.87m±2.43m
光速の91%なら、      (50ns±25ns / 2) × 0.91 × 2.997925E8 = 6.82m±3.41m
25nsのサンプリング周期では、数10mとかの長さがないと、分解能誤差が大きくて精度が出せないようです。

要注意ですね。

 
シミュレーションによる反射波の戻り波形の確認

CSAで信号発生器出力(インダクタンスの右側)を観測点にして、シミュレーションしてみました。
インダクタンス4uHは方形波出力の遷移時間を20ns程度(τ=L/Rを利用)に鈍らせるために入れました。
上が3V振幅中が75Ω23nsの伝送線路の遠端解放:緑線下が75Ω23nsの伝送線路の遠端短絡:赤線
遠端のショートと解放の両方の回路の結果なので、DSO154ProでPersist=1sにして見えた波形の分かれる点が、反射波が戻ってきた時で、往復時間46nsになっているので、実測された波形がCSAでも再現出来ているのが良く分かります。
Photo_20231022135101

伝送線路長を2倍長くした時のCSA結果です。反射波が戻るのに2倍かかるので平坦な時間帯が延びます。
遠端のショートと解放をPersist=1sにして両方観測すれば、波形が分かれる点が反射波が返った時刻なので、ケーブル長が長い程測定し易くなると思われます。
Photo_20231022135601

ステップ入力の遷移時間が急峻な場合の波形も上記との比較の意味で見てみます。
Photo_20231022200701

信号発生器の信号の遷移時間が早ければ波形の傾きは急峻で変化点が良く見えます。
ならばと信号発生器をより高性能のものに変えたとしても、DSO154Proのオシロ入力の遷移時間が20ns程度ありそうなので、DSO154Proで観測している場合は、劇的には改善しないと思われます。

 
ここまでの結論

結論としては、

サンプリング周期が25nsで、信号発生器の遷移時間も20ns程度で変えられないので、今回測定した6~7メートル程度が波形から判別できる最低な長さに近い感じですね。
これより短い線路の測定限界値は、サンプリング周期1回分で反射波戻りの波形変化が捉えるとして、往復で25ns分解能なら、片側一方向では12.5nsなので、光速度では3.75m、同軸ケーブルなら2.44m(*2)が長さ測定の最低限界値、及び長さの分解能となります。
もっと長ければ、その分25nsのサンプリング周期分ずつ往復時間の観測が遅れます。

往復25ns、12.5ns片側伝播時間、
長さで3.75m(光速時)、
同軸ケーブルなら2.44m(*2))
程度が測定可能な分解能、
そんな程度で良ければケーブル長簡易測定器として利用できそうです。

10m以上とか長いほど、最初の反射波が戻るまでの波形の平坦領域が広がるので、長さ判別は容易になり易いでしょう。

長いケーブルなら、求める長さの分解能も粗くて良いでしょうから、

10mなのか、15mなのか、20mなのか、..100mなのかを知りたい範囲では、
十分使えるでしょう。

但し、長さだけではなく、ケーブルの材質や形状によっても伝搬時間は変わるので、長さの分かっているケーブルで反射波の戻る時間を測定しておいてから、未知の長さのケーブルを測って比較すれば、より正確に長さが分かると思います。

尚、遠端のショートする必要は必ずしもありません。
本記事で遠端をショートしてみたのは反射波が戻ると波形が下がる方向に変化するので、波形での判別がし易くなるとの意図です。

会社には長い電源ケーブル類がわんさかあるので、時間があったら測ってみるとしますかね。

 
関連情報

2023-10-24追記 関連情報です。
(*1)
 オシロスコープで線路の反射波を見て、線路の素性(長さやインピーダンスとその変化点)を知るTDR測定法と言うのがあります。
 参考になりそうな記事を見付けました。
 【TDR波形の見方】TDRを基本から解説|リスクをとらなくては幸運の女神の微笑みようがない! (hei-shiro.com)

(*2)
 同軸ケーブルの信号伝搬速度は「メーター5ナノ」と良く言われる様です。
 伝送線路の特性インピーダンスが√(L/C)、伝搬速度が1/√(LC)と近似できることを導いてみた | さしあたって (miscellaneous.tokyo)

 記事内では、光速と同じとし3.34ns/mで計算してみましたが、上記の通り5.13ns/mがより実際に近いと思われます。
 光速の65%の速度に減速している訳です。

 測定に用いた同軸ケーブルは6.8mなので、伝搬時間34.9ns(=6.8m・5.13ns)、往復では70ns とするのが正しいのでしょう。
 どっちみちDSO154Proのサンプリング周期25nsの制約から測れる長さの分解能は、

 同軸ケーブルなら長さ2.44m(=12.5ns/(5.13ns/m))が測定可能な分解能

 と言えます。
 信号の伝搬速度が遅いと長さの分解能が上がります。
 PCB配線ならもう少し遅く6~7ns/m(光速の42~50%)なので分解能は細かくできますが、
 そもそもPCB配線はせいぜい数10cmでしょうから、
 25nsのサンプリング周期では測定対象外と考えた方が良さそうです。


未来工業(株)のBUT-TDR ケーブルチェッカー(以下) と言う製品を見つけました。
Photo_20231024195601

TDR方式でケーブル長だけでなく波形も表示され、末端や途中の線路の状態の判定もできる優れものです。
これの取説に典型的なケーブルの伝搬速度の記載がありました。
Photo_20231024192401

これを参照させて頂き、サンプリング周期25nsのDSO154Proを用い反射波で長さを測る際の、長さの分解能を表にしてみました。

ケーブルの種類 伝搬速度比(対光速度) Vp 長さ計測の分解能 Lres
各種同軸ケーブル 67~82% 2.51~3.07m
VVF 1.6~2.6mm2 59% 2.21m
CV/CVT 64~72% 2.4~2.7m
PCB線路 42~50% 1.57~1.87m
音波 0.00011% 4.3μm(測れたとして)
電波 100% 3.74m(測れたとして)

Lres = 12.5ns × Vp × 2.997925×10^8m/s で計算。12.5nsはサンプリング周期の半分の時間。
25nsの時間分解能で反射波の戻りを捉え、以下の式で長さを計算する事になります。

信号の立ち上がり開始から反射波の戻りまでの時間をTrefとすると、

ケーブル長さL= Tref × Vp × 2.997925×10^8 / 2

で計算。

 
より長いケーブルを測定

2023-10-26追記
会社にあったもっと長いケーブルを測ってみました。手っ取り早くできそうなのが30m巻と50m巻のドラムコードです。
測定結果を表にしてみました。長いので反射波が返るまでの平坦領域が広く分かり易いです。
伝搬速度比Vpの値でケーブル長の計算値は結構変わるので、測定前にVp値を測っておくのが肝で、今回のケーブルではVp=0.534で計算したら精度ピッタリでしたが、分解能誤差±2.5m程度が含まれます。

測定内訳 30m巻ドラムコード 50m巻ドラムコード
測定の様子 30mdram 50mdram

遠端オープン

100ns/div

30mdram100ns 50mdram100ns

遠端オープンとショート
Persist 1sで観測

100ns/div

30mdram100nsshort
綺麗に波形が分かれます
50mdram100nsshort
綺麗に波形が分かれます
反射波が戻るまでの時間(目視) 約375ns 約625ns
計算したケーブル長

Vp=0.64~0.72 なら 36~40.5m

Vp=0.534 だと 30.0m


Vp=0.64~0.72 なら 60~67.5m

Vp=0.534 なら 50.0m

参考波形 30mdramspread

50mdram_whole全体の波形を見ました。最初の立ち上がりは反射が綺麗に出ますが、後半はRC時定数での鈍りの影響が結構出ています。 

実際のドラムに巻かれていたケーブルの長さはメジャーで測り、ほぼぴったり30mと50mなのを確認しました。
数10m以上とかの長さであれば、25nsの時間分解能での読み取り値の誤差は相対的に小さくできます。
上記測定では、それなりに測れているようですが、Vp値が想定と異なり0.534にしないと、ピッタリになりませんでした。

結局の所Vp値が精度を大きく左右すると思われます。

 
精度向上には伝搬速度比Vpが肝

今言える事は、
対象ケーブルと全く同じ材質・構造で既知の長さのものを予め測定しVp値を求めておき、そのVp値と、長さを測りたい対象ケーブルでの反射波の戻り時間とで、長さを計算するのが、精度を上げるためには必須
となるだろうと強く思いました。

尚、Vpを求める際のケーブルの長さは、25nsのサンプリング周期にヒットするかしないかの境界で、25nsずれた波形がパラパラと不安定に観測される長さにしておくのが、Vp値の精度を上げられるはずです。

補足ですが、波形でケーブルの状態が分かるので、途中での断線とかショートとか、見えるはずです。
そう言ったケーブル品質チェッカーとしてなら、十分使い物になるはずです。

 


続報あればまた。

 

 

2023年9月30日 (土)

【温故知新】ワンショットリモコンシステム調査の目次

Photo_20230515194301
ワンショットリモコンシステム調査ですが、記事数が多くなってしまったので、リンク付きで目次だけ書き出しました。
ワンショットリモコンは昭和35年開発との事。そんなに古いのに今まで知らなかったし面白そうだし「温故知新」で独自に調べたっていいじゃない!
回路動作特性把握・実機組み上げ波形観測・シミュレーション再現・自作ワンショットリモコンリレー動作・スマホでOn/Off IoT化

2024-3-29更新


■導入編
2023年3月4日(土)【温故知新】ただものではないリモコンリレー

■動作特性編
2023年3月20日(月)【温故知新】ワンショットリモコンスイッチ テスト測定
2023年3月25日(土)【温故知新】ワンショットリモコンのDC測定と回路特性
2023年4月2日(日)【温故知新】リモコン リレー&スイッチ DC電源で動作確認
2023年4月26日(水)【温故知新】リモコン実動作再現準備:役者が揃った
2023年5月6日(土)【温故知新】ワンショットリモコン実機測定準備
2023年5月12日(金)【温故知新】ワンショット電流実機測定
2023年9月4日(月)【温故知新】ワンショットリモコンリレーのコイルのインダクタンスの測定
2023年9月27日 (水)【温故知新】ワンショットリモコンリレーのコイルの寄生容量の測定
2023年12月28日 (木)【温故知新】ワンショットリモコンスイッチの点灯色が逆

シミュレーション編
2023年4月26日(水)【温故知新】ワンショットリモコンのシミュレーション構想
2023年5月1日(月)【温故知新】ワンショットリモコンのシミュレーションに成功
2024年1月16日(火)【温故知新】ワンショットリモコンのシミュレーション回路を少し簡素化

■ワンショットリモコンリレー自作編
2023年5月10日(水)【温故知新】ワンショットリモコンリレーを自作してみる《構想》
2023年5月13日(土)【温故知新】ワンショットリモコンリレーを自作してみる《製作と動作確認・製品版との比較》

■番外編
2023年4月3日(月) リモコン調査のおまけ:ダイオード1本でON/OFFさせる動画
2023年6月18日(日) ワンショットリモコンのIoT化:構想
2023年6月23日(金) ワンショットリモコンのIoT化:成功
2024年3月29日(金) ワンショットリモコンシステムをTinyBasicでIoT化

 

本記事は、メーカーからの情報や公開された特許情報等を元に、動作理解とシミュレーションでの再現を目的に独自に調査したものです。従って、考察や実験結果はあくまで個人の範囲に留めるものであり、記事の内容には間違いがある可能性があります。参考にされる際は自己責任とし、メーカーや関連業者に迷惑を掛けるような事はしないでください。また、この記事を読まれて類似の事をされても、当方はいかなる責任も負いません。

2023年5月20日 (土)

USB-IO2.0(AKI)とVBが動いた

時間があったので、入手済のUSB-IO2.0(AKI)の使用環境を整備しました。

以前に目を通し、やってみようと考えていた記事の通りに、VisualStudio Community版をインストール、最新版と思われる2022版がインストールされました。
USB-IO2.0(AKI)もPCに繋ぎ、付属の制御アプリを起動し、出力1端子だけですが、1か0の書き込みで5Vと0Vの電圧出力が確認できました。

まだ、それぞれ単独で動かせただけで、VBからUSB-IO2.0(AKI)の制御はまだできていませんが、先ずは環境が整備できました。


以下、VisualStudio Communityのライセンス画面。
Account

Visual Studio内で言語にVisual Basicを選択して、プロジェクトを作成、メッセージボックスで"Hello Basic"を表示させた画面。
Vb

 


USB-IO2.0(AKI)も動きました、制御アプリも動いて、J1の0ビット目の出力を5Vと0Vにできるのが確認できました。

PCのUSBにMicroBで繋いだUSB-IO2.0(AKI)です。
Img_9398

制御サンプルアプリ画面で、J1 0bit に0を指定すると、0Vになります。
Img_9396Img_9397

同じく、1を指定すると、5Vが出力されます。
Img_9393Img_9392


やってみたら、あっけなくできました。

さてUSB-IO2.0(AKI)とVBで何を制御してみますかね。

もやもや構想始めねば...

 

続報あればまた。

 

2023年5月13日 (土)

【温故知新】ワンショットリモコンリレーを自作してみる《製作と動作確認・製品版との比較》

全体の目次

前回構想を立て部品を集めました。

今回は、製作と調整、動作確認と実機測定装置のリモコンリレーの置き替えをしてみました。
結果、製作・動作確認・置き替え動作の確認、全て成功、きちんと動作が確認できました。

 

製作

自作するワンショットリモコンリレーのイメージ図です。
20230514072401

コイルに流す電流と磁界の関係は、右手の法則(*)が分かりやすいです。
(*) https://detail-infomation.com/right-hand-cork-screw-rule/
下は、電磁石を右に動かし主回路をOFFさせる際に、コイルに流す電流の向きと電磁石の磁界の向きです。
Photo_20230523213201

肝となるコイルを巻く準備の写真です。
Img_9314_20230513170701
電磁石となるエナメル線を巻いたコイルは、M6ボルトを通せるストローを被せて、コイル両端部分に補強用のプラ板をセメダインで固定、巻き付け準備完了です。
ドリルをゆっくり回してエナメル線を巻きつけました。10mの手巻きは大変ですし、巻きの綺麗さは不要ですしね。

巻き付け完了後のコイルです。余り考えずに3cm長さで作ってしまいました。
Photo_20230519194601

組み上げ前の全体構成の仮置きです。
コイル部分の長さを3cmに作ってしまったので、ボルトの長さが足りずに途中でM6 10cmのボルトを買いました。
ボルト1本がやっぱり作り易く、途中でボルトを連結するより磁力線の形もすっきりするはずです。
Photo_20230519194401

組み上げ後の様子です。適当な木の板にグルーガンでパーツを固定していきました。
電磁石の主軸を可動させるための浮かしが必要ですし、主軸両端へのマイクロスイッチの配置のためのスペースも必要なので、ペットボトルの蓋を使いその上に配置しました。
Img_9362
Img_9363
右側が制御端子側で、赤はアカ端子に対応、黒はアオ端子に対応します。

特に調整が必要だったのは、磁石側の座金にくっついた電磁石側の座金の引き離し力を適度に設定する事です。
磁石2個を挟んだ座金プレートを4つ配置したので、引き離し力はそこそこ必要です。

指で電磁石側を左右に動かして、引き離しに必要な力の程度を調べている様子の動画です。

お菓子の紙箱等を切って挟むと引き離し力はかなり弱くて済みますが、立てると自重で下に落ちる程です。
何も挟まないと引き離しは多分無理そう、メモ用紙1枚でもかなり力が必要、結局メモ用紙2枚を挟む事にしました。下の写真。
Img_9361

コイルの巻き方は最初の図の通り。作りやすさから結果的に主軸と一緒にコイルも動いてしまうので、断線しにくい様にしました。
Img_9364

動作確認

ここまでで、DC電源の印可の極性を変えての動作確認を済ませました。
ただ、手持ちのDC/DCコンバータでは電流不足、保護回路が働き頻繁に出力を止めてしまうので、動作確認が安定しませんし、コイルからの逆起電力で破損させる可能性もあります。なので、電動ドリルドライバー用の12Vニッカド電池(下の写真)を使いました。
Img_9369

これで動作確認をしている動画です。12Vと低めの電圧ですが、この電池で安定して動作確認が出来ました。


ここまで来たので、思い切って、実機測定装置のリモコンリレーの入れ替えをしてみました。

OFF状態です。スイッチの緑LED点灯で、電磁石は左にあります。
Img_9358

OFF状態からON状態にリモコンスイッチを押して切り替えた後の写真で、スイッチの赤LEDが点灯、電磁石は右にあります。
Img_9360

切り替えをしている動画です。
スイッチ操作によるリレーの切り替えと、リレーの手動操作によるスイッチ側LEDの連動の様子です。

2023-6-25追記 Wi-Fi付きマイコンボードESP32を使って、Wi-Fi経由での切替制御(IoT化)も出来ました。

 

感想

ワンショットリモコンシステムで最も謎だった、ワンショットリモコンリレーの理解が進みました。
ここまでやったので、ほぼワンショットリモコンシステムを理解しきれた気がします。

定量的な面は不十分で、磁気回路としての磁力や引力・斥力、切替のためのコイルに流す電流の下限とか、余り考えなくても自作版の動作確認まで割とスムーズにできたので、やったらできたー的な状態ではありますが、自分の興味の範囲内なのでここまでで良しとします。
まあ、ワンショット電流は10ms期間と短いものの1A程度の大電流を流すので、リレーの切替の難易度そのものが低かったのでしょう。

やれやれでしたが、でも大変楽しみながら「温故知新」する事ができました。

今後は、リモコンシステムをいろんな所で見かけると、今まで気にもしなかったのに、気にする様になるんでしょうね。

続報あったらまた。


2023-5-17追記 今回製作したのは一般的には1巻きラッチング型と言う部類なのを今日知りました。
但し、制御回路のダイオード整流の向きも一緒に切り替えていて、交流電源で使える様にしているので、ワンショットリモコンシステム用に特化していると考えられます。
Photo_20230611071801

製品版との比較

2023-5-18追記
以前ネットで見つけていたリモコンリレーの内部写真(下の左(*))と比べると、今回の自作版(下の右)はコイルの巻き数も少ないので電磁石からの磁力も弱めですね。
また電磁石部の心棒を左右の先端まで伸ばしてマイクロスイッチを押す様にしてしまったため、可動力に寄与しない末端側の磁力は無駄になっているはずです。
無駄が多い分、心棒の途中から横に伸ばした座金からの磁力が弱くなり、弱くても引き離せる様にするのにメモ用紙2枚を挟みました。
結果、少し揺すったり衝撃を与えただけで比較的簡単に可動部が動いてしまうと言う貧弱なものとなりました。
まあ今回は、原理確認と動作理解が目的ですし、実際にリモコンリレーの置き替えまでも成功したので、ここまでで十分ですね。
改良ネタを幾つか思い浮かべてはいますけど...
Img_9383Img_9362
さすがに実製品では、信頼性・確実な動作・耐衝撃性のためか、磁気回路もスイッチ操作のメカ部もしっかりとしています。
(*) https://www.den-kan.com/e-den/e-dentushin/e-den2015_1215.pdf

2023-6-9追記
今週仕事で不良リモコンリレーの取替があり、3個目の不良品をゲットしたので、1つ蓋を開け内部の写真を撮ってみました。
アルミのピンをカシメて蓋をしているだけなので、カシメ側のアルミをドリルで削れば簡単に蓋が開きます。
Img_9448 Img_9449

OFF状態での内部です。ほぼ中央の電磁石左側の金属突起(丸穴の所)が引っ込んでいて、左下の接点は離れています。
Img_9451

ON状態での内部です。ほぼ中央の電磁石左側の金属突起(丸穴の所)が飛び出していて、左下の接点が接触しています。
Img_9452

実験用治具を使って動画を撮影してみました。コイルの巻き数も多いので電磁石の磁力も強くしっかりとした動きです。

電磁石部分をプラ材が覆っていて磁気回路が見えないので、削りやすい所のプラ材を削って見える様にしてみました。
以下、OFF時とON時の写真。
Img_9455
Img_9456

電磁石左側鉄片と左端の永久磁石側鉄片との間には薄いプラ板のスペーサーが挟まれていて、引き離し力の調整をしている様です。
Img_9457
薄い半透明のプラ板スペーサー部の拡大。
Photo_20230611071901
-------------------------------------------------------------------
電磁石右側の金属突起は、補助接点(下図右側)の付いたWR61663にも使える様にするためのものと思われます。
Photo_20230609100601

 

本記事は、メーカーからの情報や公開された特許情報等を元に、動作理解とシミュレーションでの再現を目的に独自に調査したものです。従って、考察や実験結果はあくまで個人の範囲に留めるものであり、記事の内容には間違いがある可能性があります。参考にされる際は自己責任とし、メーカーや関連業者に迷惑を掛けるような事はしないでください。また、この記事を読まれて類似の事をされても、当方はいかなる責任も負いません。

2023年5月12日 (金)

【温故知新】ワンショット電流実機測定

全体の目次

前回準備した実験器具でワンショット電流を測定してみました。

AC24V電源でワンショット電流はピークで1A程度、期間は10ms未満である事が確認できました。
DC特性の測定結果シミュレーションで得られた結果ともほぼ一致しました。
一番心配だったワンショット電流の期間ですが、AC24Vの半サイクル10msで収まっていて、安心しました。


電圧だと半波整流波形が出っ放しで、大電流時のトリガーの取り方が難しいです。
先ずは大電流波形が見たいので、リモコンリレーとリモコンスイッチの間に1Ωの抵抗を入れ、その電圧で電流を観測しました。
1A流れても1Vの電圧降下なので系への影響は少ないです。
Img_9347

リモコンリレー青から赤に流れる電流の時、電流波形は上向きに出る様に接続しました。
オシロはこの間買った 格安オシロで、DCカップリング Singleトリガー X1 で見ています。
トリガー電圧(黄⇦) は、適宜変えました。オシロ波形の青▼黄⇦の交点がトリガーポイントです。

OFFからONへの切替時の電流を観測する前の、Singleトリガー待ち状態。
Img_9340

OFFからONへ切り替えた後の状態です。上向きの電流(青から赤へ電流が流れる向き)が観測できました。
Img_9341

以下の回路の電流を見ている訳です。
Photo_20230512231601

上記の波形の拡大です。コイルのインダクタンスの作用が強いからか、三角形に見えます。
ピークで1.2A程度、期間は9.5ms程度で、最後の方はAV24Vが0V付近に来てSCRがOFFとなり電流が流れなくなっています。
Img_9342

何度か同じ測定を繰り返すと、AC24Vとの位相関係によると思いますが、0.7A~1.2A程度でピーク電流は変わります。

何回も同じ測定をしていると頻度は低いですが、上向き電流が2回出た事があります。
AV24Vの位相との関係で最初のON時間(下の写真、約5msなので半サイクル10msの半分)が短かいため、1回ではリレーの切替ができず、次の半サイクルで改めて電流が流れている事が分かります。
Img_9337


ONからOFFへ切り替えた後の状態です。下向きの電流(赤から青へ電流が流れる向き)が観測できました。
Img_9343

上記の拡大です。
ピークで0.9A程度、期間は9ms程度で、最後の方はAV24Vが0V付近に来てSCRがOFFとなり電流が流れなくなっています。
最後の方には上向きのスパイク電流が見えます。
Img_9344

以下の回路の電流を見ている訳です。
Photo_20230512231701

何度か測定してもほぼ毎回出ます。
Img_9346

下向きのスパイク電流が出る時もありました。
Img_9345


22V、20Vでも測定しましたが、電流のピークが少しずつ低下する程度で、波形そのものはそんなに変わりませんでした。
12Vではカチッと音はしますが、リレーが切り替わる事はありませんでした。

OFFからONへの切替時は、スパイク電流は見られないので、リモコンリレー内のRC回路での逆方向電流の吸収作用が効いているものと考えられます。
Photo_20230512233301

ONからOFFへの切替時は、コイルの逆起電力によると思われるスパイク電流が発生する時がありました。RC吸収回路が働かない側になります。
Photo_20230512233901


ちなみにリモコンリレーの電圧を見たのが以下です。
青端子をプローブに、赤端子をGNDに取りました。AC結合なのでDCレベルは見ていません。

OFF時の電圧は、下向きの半波整流の波形になります。
Img_9317

ON時の電圧は上向きの半波整流波形になります。
Img_9319

ONからOFFへの切替を捉えた波形です。切り替わり前後で波形の山の向きが変わっています。
Img_9325
この時はピークツーピークで139Vものスパイクノイズが見られます。ONからOFFではRCスパイク吸収回路の作用は働かないからなのでしょう。

電圧観測では、Singleトリガー DCで切り替わりの瞬間を格安オシロで的確に捉えるのが、ちょっと難しかったので、途中で電流測定に切り替えました。

 

本記事は、メーカーからの情報や公開された特許情報等を元に、動作理解とシミュレーションでの再現を目的に独自に調査したものです。従って、考察や実験結果はあくまで個人の範囲に留めるものであり、記事の内容には間違いがある可能性があります。参考にされる際は自己責任とし、メーカーや関連業者に迷惑を掛けるような事はしないでください。また、この記事を読まれて類似の事をされても、当方はいかなる責任も負いません。

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