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ダイソーの万歩計(歩数計)の高速化-2011年秋編

 ガイガーカウンターを簡単に作る時に便利なダイソーの万歩計ですが、新型が出たということを、「1F近くの住民さん」から教えていただきました。そこで、さっそく手に入れて,高速化の特性を測定してみました。

▼新旧比較
ダイソーの万歩計、右が新型
 左が従来品、右が新製品(?)。パッケージのデザインが違いますが、リセットボタンが白いのが外観上の特徴です。

▼基板の電池面
ダイソーの万歩計、電池側
 特に変更は無いようです。赤と緑の線は特性測定のために引き出したものです。

▼部品面
ダイソーの万歩計、回路面
 パターンが改版されていて、上の方にエッチング文字で、MS6011-3L 2011-04-18という表示があります。今年の4月に設計されたもののようです。

 LSI以外の部品はC2のコンデンサと、Rというシルク印刷がある抵抗だけ取り付けられています。なお、Rは1.2MΩでした。

 万歩計の高速化改造では、抵抗のRを小さくします。その場合どんな特性になるか、今回は詳しくデータを取ってみました。

▼抵抗値 vs クロック周波数特性
抵抗 vs クロック周波数
 Rを6kΩまで下げるとクロック周波数は1MHzを越えます、オリジナルの定数の1.2MΩでは、20kHzなので、50倍の高速化が可能のようです。ちなみにこれ以上抵抗値を下げると表示がおかしくなります。

▼抵抗値 vs 消費電流
抵抗 vs 消費電流
 抵抗を下げるとクロックが上昇するので、消費電流は増加。

▼クロック周波数 vs 最大カウント速度
ダイソーの万歩計、クロック周波数 vs 最大カウント速度
 三点だけ測定して、近似直線を引いてみました。一直線に並んでいます。クロック周波数をkHzで表した数字を0.124倍すれば最高動作周波数を計算で求めることができます。

 あまりムリをすると、液晶のコントラストの悪化や、セグメント抜けが始まります。そこで、Rの値は10kΩ、つまりクロック周波数 1MHz、最高カウント速度120Hzあたりで使うのが良さそうです。
 これって、結局古いバージョンの性能と同じです。新型になって、もっと高速化改造ができれば良かったのですが・・。

 あと、旧型だと、単に抵抗をショートさせるだけで120Hzのカウント速度が得られたのですが、新製品では、抵抗を付け換える必要があるので、改造作業としてはちょっと面倒になりました。

 なお、この万歩計を高速化改造すると、液晶のドライブ波形に直流成分が発生し、それが原因で長時間動作させると、液晶が消えたり、セグメント欠けなどの不具合が発生する場合があるそうです。ほどほどの高速化に留めるか、使う時だけ電源が入るような使い方が良いと思います。

▼測定風景
測定風景
 ついでに測定方法を説明しておきます。

・万歩計のRの抵抗から線を引き出し、1MΩの半固定抵抗をパラに接続。
・抵抗値を変えて消費電流をテスターで、クロック周波数を周波数カウンターで測定。
・抵抗値は一旦電源を切って、そのままデジタルマルチメーターのLow-Powerレンジで測定。

 最高カウント周波数は、ファンクションジェネレーター(HP 3314A)で10パルスのバースト波形をマニュアルトリガで発生させ、ちょんちょんとトリガをかけながら、周波数を上げていって、ミスカウントが発生しない限界周波数を調べました。なお、ファンクションジェネレーターと万歩計への接続は、特にインターフェイス回路は設けず、インピーダンス50Ωでデューティ5%、1.5Vの電圧パルスを直接印加しました。

 あと、細かい話ですが、今回の新製品は電源ONの直後に短時間だけ液晶の全セグメントが点灯(つまり88888表示)するようになりました。液晶のコネクタの接触不良を最終検査で発見しやすくしたのでしょうか? 
 
 この万歩計の中の回路がどうなっているのか興味がありますが、今回の電源ONの時の挙動を見ると、どうもPICのようなもので作られるているような気がしてきました。
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No title

おひさしぶりです。
歩数計のモデルチェンジの件、早く調査して記事にしなくてはいけないと思いながら、ラジオペンチさんにすっかり先を越されてしまいました。得られた抵抗値のカーブが一致するので、心強いです。ですが前回の件があるので、推奨を10kΩにしようか20kΩにしようか迷っています。
また、旧型と新型では入力感度特性が変化しているので、そのままではカソード抵抗両端からではうまく読み込めないようで、トランジスタにするかホトカプラにするかで悩んでいます。ホトカプラは価格も十分安くなっていますし、ワークショップ参加者の皆さんが望む、電源の共用も可能になるので、捨てがたいわけです。
なぜ回路変更するんでしょうね。

y.utsunomiaさん、今晩は

ごぶさたしてます、コメントありがとうございます。
抵抗値のカーブが一致、私も心強いです。

コメント頂いた入力感度の件が心配になったので、今パルス幅を変えて測定してみましたが、クロック周波数がどうなっていてもおよそ0.34μS以上のパルスで内部回路がラッチしているようでした。ガイガーカウンターには余裕の速度ですよね。

ということで、おっしゃっているのは入力のDC特性が変わったということなんでしょうね。何となくシュミットトリガ入力に変わったような気がしますが、どうなんでしょ。

あと、電池の共用については、私はこんな回路で高圧の0.6V(0-P)のリップルは気にしないでいます。
http://radiopench.blog96.fc2.com/blog-entry-196.html
これって、自分で作って使うならいいのでしょうが、人様に勧めるのはちょっとヤバイかもです。

追記

一息ついたので追加で、ドライブ振幅を下げてみました。

インピーダンス50Ωの電圧ドライブですが、カウンターから見たVihで1.2V以上無いとトグルしないようです。@PW=0.33μS

No title

新しい歩数計では、少し入力感度(電圧)が下がっているようなのです。実は旧タイプも新タイプほどではないのですが、入力感度は2種類あるようで、ワークショップ初期には低感度のものはハネていたのですが、その後アノード抵抗を下げることで何とか対応していたわけです。
旧タイプは今のところ「ローソン100」では取り扱いしているようですが、近いうちにすべて置き換わってしまいそうですね。
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