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100円ショップのストップウォッチの自動停止回路

まえがき
 電池の放電器を作ると、どれくらいの放電時間だったのか知りたくなります。1~2時間かかるのを、まさかずっとそばにいて見ているわけにもいきません。ということで、自動測定することにしました。

 まず買ってきたのがキャンドゥのストップウォッチ
キャンドゥのストップウォッチ
 これ、結構優れもので、測定は最大23時間59分59秒まで、しかも短時間の測定なら、レンジが自動変更され、0.01秒刻みの測定が可能です。ただ優れているのは回路だけで、スイッチの接点がいいかげんなので、本気で使うのは危険だと思います。あと、同じような物でキッチンタイマーが沢山売られていますが、あれは99分までしか測れないので、今回の用途には不向きです。

回路の検討
 このストップウォッチをどうやってスタート/ストップさせるか。分解して調べてみると、接点入力になっているので、オープンコレクタで引っ張ればいいだけです。ここまでは予想通りです。

 ここで問題は、放電の開始と終了でどうやって信号を発生させるかです。ロジックのEORの片方の入力にスキューを与えてパルス発生させるのが一番判りやすく、この方法による詳しい製作記事が、いつも参考にさせていただいている「気の迷いさんのサイト」にあります。この記事の回路は、入力がCRD+フォトカプラーになっていて汎用性が高く、状態表示もあって具合が良さそうです。ただ、作るのがちょっとめんどう、というかロジックICはほとんど持っていないので、買出しに出かける必要があります。え、74HC00でEOR作れとか言わないで下さいね。

 もっと簡単な回路で、手持ちの部品でなんとかできないか、いろいろ考えてたどりついたのが、この回路。 
回路図

 回路の動作を説明すると、

 電圧の立ち上がりはR4,C2で微分してQ2を動かします。パルス幅は30mSでした。

 電圧が立ち下がる時は、Q1がオフになるので、R3,C1のパスに流れるパルスでQ2を動かしています。パルス幅は70mSになったので、C1は0.005μFくらいにしたほうが良さそうですが、とりあえず放置。
 細かい話になりますが、ニッケル水素電池の放電器の方は大きな電流でON状態を維持しています。したがって、小さな電流で動いているQ1より高い電圧でOFFになるはずです。つまり、相手の回路よりこっちのQ1が先にオフになることは無いはずです。このあたり、ちょっと不安、汗;

 R5はC2に溜まった電荷を抜くために必要になります。同じくC1の電荷も抜いてやる必要があるのですが、0.01μと容量も少ないので、自然放電に頼ることにしました。ちゃんとやるなら、C1の右側を10MΩくらいの抵抗でGNDへ引っ張るか、SBDでマイナス側に振れないようにクランプすればいいはずです。おっと、R5もSBDにしたほうが高速動作が可能になりますね。

 この回路のミソはQ1の電源をストップウォッチのスタート/ストップ端子から取っている点です。ただ、その代償として、測定中は1.2μAくらい電流を引き出してしまうので電池寿命に影響があります。(停止中は電流の消費はありません)
 気になるので、ストップウォッチの消費電流を測ってみると、時計モード:0.8μA、ストップウォッチモード:0.95μAで、この回路で測定中は2.3μAでした。この程度ならあまり気にする量では無いと思います。ちなみに、時刻合わせモードの時は何と15μAも喰ってました。なんじゃこれは。

 あと、この回路の入力電圧は0.7Vくらいから、上は24Vでも大丈夫なはずです(たぶん)。ちなみに、監視対象の電圧が約0.8V以上あるなら、電源事情の悪いストップウォッチに寄生するのではなく、入力側からコンデンサに充電させて待機させておけばOKです。

製作開始
 まずはスタートストップ信号の取り出し
Start/Stops接点引き出し
 接点のバネはステンレスのようで、はんだ付けできなかったので、パターンのソルダーレジストを剥がして配線しました。赤線側がプラスです。

 配線の引き出し、
線を固定して外に出す
 配線に外力がかからないよう、組み立て用のボスにタイラップで固定。

 回路はユニバーサル基板に組んで、100円ショップの印鑑ケースに入れました。印鑑ケースを使うアイデアは、 こちらの記事から拝借しました。

完成
測定中
 完成して測定中の図、現在56分19秒経過、エネループなのであと1時間くらいはかかるはずです。全部100円ショップの商品が素材です。
 こうして並べてみると、単なる入れ物で、中身は何も無い印鑑ケースの100円は高いなー(笑)
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ラップタイム測定など

非公開コメントで、ラップやスプリットタイムの測定をするのはどうすれば良いか?という質問をいただきました。参考にURLが貼ってあり、バイクなどのラップタイム測定などを想定している感じです。

内部のパターンを追って、各々のボタンから線を引き出せば改造は可能です。ただ、内部パターンはかなり細いので、少なくとも同じような作業を一度はやった経験がある方でないと、改造は難しいと思います。

あと、元のスイッチを残したいとのことですが、このストップウォッチのスイッチは動作が不安定なので、まじめな用途に使うのにはお勧めできません。
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