センサ発振回路、投光回路について

質問

今センサの回路を考えています。
パルスを入れ、投光素子を点灯させようとしています。
何分、初めて作るため、部品選定から何から、何もわからず…。
お知恵を拝借したく、投稿致しました。
回路は大体考えました。しかし、(1)周波数を決める抵抗、コンデンサの定数、(2)デューティ比、(3)投光回路のトランジスタの選定、など細かいところが全く決められないでいます。

それぞれを決めるには、それに関係する素子の特性などを考慮しないといけないと思うのですが、色々あり、困っています。
(1)～(3)を決めるためのパラメータ（ある素子のある値がどのくらいなど）などを教えて頂けないでしょうか？
サイトの紹介も助かります。
自分の知識は高校程度だと思ってください。
この質問内容で、理解して頂けるか不安ですが、宜しくお願い致します。

（一般的な回路、部品、定数なども知りたいです。）

回答No.5

dojustice · ベストアンサー

>「回路への影響をなるべく小さく～取るべきです。」とありますが、回路への影響とは、どんなものがあるのですか？

この回路の二段目はコンデンサが入っているので、ICにとってはこれだけでもかなり重い負荷です。
これに更に重い負荷が加わると、発振周波数が計算値から大きくずれたり、悪くすれば発振停止の可能性もあります。

軽い負荷をつなぐことがわかっている場合は問題ないのですが、一般には、軽い負荷がくるか重い負荷がくるか分からないので、なるべく回路に影響がないところから出力を取り出します。

お礼

ありがとうございます。
参考にさせて頂きます。

回答No.4

dojustice

http://www.interq.or.jp/ox/int/design/osc-1.html

実際には、IC初段入力が過電流により破損するのを防止するため、C/Rの接続点と初段入力との間に抵抗Rsを入れます。
(Rs>2R)

t1=1.1CR が、片側パルスの放電が、スレショルドに達するまでの時間です。
回路が反転して、反対側の放電が完了して１サイクルです。
したがって発振周波数fは、
　f=1/(t1+t2)=1/(2.2CR)
となるはずです。
「f=1/(1.1CR)になる」というのは何かの間違いではないでしょうか？
（発振周波数は電源電圧によっても変わります。あまり正確な計算式ではありません）

なお、「2段目の出力を・・・接続している」という件、何故この2段目から出力をとるのかわかりません。

回路への影響をなるべく小さくするためには、3段目の出力から取るべきです。
あるいは、余ったインバータをこの後に接続するのがベターです。（3パラ）

この回路でデューティ変更はどうされるのですか？
この回路でデューティを変えるためには、Rと出力の間にダイオードを2個、それぞれ逆極性にして入れ、VRで帰還電圧を分割する方法があります。
しかし、この回路はデューティ比を計算どおりに設定するのが難しいです。

やはり、前回ご紹介した555を使う回路がおすすめです。

参考URL：

http://www.interq.or.jp/ox/int/design/osc-1.html

補足

回答ありがとうございます。
ｆ＝１／１．１ＣＲは片側だけなんですね。

おっしゃる通り、２段目から出力をとる場合、３段目の出力とＲの間にダイオードを２個、逆極性にしてつけてあります。また、Ｒも並列にして、それぞれのＲの定数とＣの定数で、ＯＮ、ＯＦＦの時間を決めています。この回路を選んだのも、前にやった人の中にこのような回路でやっている人がいたからです。

この方法をとらない、インバータ３個の発振回路だと、デューティ比を変更できない（部品を乗っけ変えない限り）と聞いたので、この２段目の出力からとり、ダイオードを用いる回路を採用しました。
でも、良く考えてみると、周波数を変えたい場合は、どちらも乗っけかえないと駄目ですね。

「回路への影響をなるべく小さく～取るべきです。」とありますが、回路への影響とは、どんなものがあるのですか？

回答No.3

dojustice

1.発振回路
8ページの「無安定発振回路」を採用します。
電源電圧は、5～16Vの間で任意に選べますが、ドライバ回路との整合上、5Vで行くことにしましょう。
http://www.necel.com/nesdis/image/G10649JJ7V0DSJ1.pdf

2.発振周波数の決定
8ページの下の方に計算式があります。
　　f=1.44/(R1+2R2)C1
もし、1kHzで発振させたければ、C1=0.01μFであれば、R1+2R2は144(kΩ)となります。

3.デューティ比の決定
　　D=R2/(R1+2R2)
もし、D=0.1にとりたければ、R1=115.2kΩ, R2=14.4kΩ　となります。
（もちろん、こんな半端な抵抗はありませんので、二組以上の抵抗を組み合わせて作るか、精度は落ちても我慢するか、のいずれかを選択します）
以上で発振周波数とデューティ比が決まりました。

4.ドライブ回路
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　電源(５～40 V)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　｜
　　5V電源　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　――――
　　　｜　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　｜　負荷　｜
　　　｜――――――――――――　　　　　　　　　――――
　　　｜　　　　　　　　　　　　｜　　　　　　　　　　｜
　　　｜　　　　　　　　　　　1kΩ　　　　　　　　　　(D)　
　　　｜　　　　　　　　　　　　｜ 　　　　　　　　　　｜
　　　｜　　　　　　　　　　　　｜――(G)　ーＭＯＳ　ＦＥＴ
　　―――　　　　　　　　　　　(C)　　　　　　　(例2SK3431)
　｜　　　｜出力(3pin)　　　　　｜　　　　　　　　　　｜
　｜５５５｜―――10kΩ――(B)―Tr　　　　　　　　　　(S)
　｜　　　｜　　　　　　　　(例2SC1815)　　　　　　　｜
　　―――　　　　　　　　　　　｜　　　　　　　　　　｜
　　　｜　　　　　　　　　　　　(Ｅ)　　　　　　　　　｜
　　　｜　　　　　　　　　　　　｜　　　　　　　　　　｜
　　　｜　　　　　　　　　　　　｜　　　　　　　　　　｜
　　　　―――――GND――――――――――――――――

555の出力パルスは、High側をLow側より小さくすることができませんので、Trを使って反転させます。
こうすることで、デューティ 0.1の点灯ができます。
Ｔｒは何でもよいのですが、入手しやすさから2SC1815としました。

点灯したい相手が何なのかわかりませんが、この回路は直流負荷ならLEDでも電球でもドライブできます。
なるべく大電流を損失なく通したいのでMOS FETを使うことにします。
ヤフオクにたまたま(2SK3431)が出ていたので、これを使うことにしました。
規格さえ合えば何でもよいです。

2SK3431はVDが40Ｖですので、40Ｖまでの直流負荷ならLEDでも電球でもドライブできます。
最大83Ａ流せます。
LEDなら、計算上4000個まで並列ドライブできます。(^_^;)

2SK3431のデータシート
http://www.necel.com/nesdis/image/D14600EJ3V0DS00.pdf

もし相手が交流負荷なら、ドライバをFETから光フォトMOSに変えれば、交流負荷でも使えます。
（交流負荷をパルス点灯させる意味はないでしょうが・・・）

何か質問がありましたら、補足欄へ書き込んでください。

参考URL：

http://www.necel.com/nesdis/image/G10649JJ7V0DSJ1.pdf

補足

ご回答ありがとうございます。
お礼が遅くなり大変申し訳ありません。
全くわからなかったので、何をどう質問していいかもわかりませんでした。

この回答を見る前にインバータ３段の発振回路で進めていました。
（回路を記せればいいのですが、方法がわかりません。）

２つめのインバータからの出力を投光回路へつなげています。（イメージつくでしょうか）

その回路において、発振周波数を決めるのは、ＣとＲになりますが、参考資料によって、ｆ＝１／２．２ＣＲ　または、　ｆ＝１／１．１ＣＲ　と２種類あります。これは、どう違うのですか？？
実際に波形を測定すると、後者で、求めた値に近い周波数を示します。

そもそも、この両者を土俵にあげること自体違うのかも知れませんが…

宜しくお願い致します。

回答No.2

noname#11476

>それぞれを決めるには、それに関係する素子の特性などを考慮しないといけない

それ以前にどういう回路にするかです。
それが決まらないとね。

>回路は大体考えました
発振回路には大抵名前がついています。
あるいは５５５を使う回路とか言葉でも説明できると思います。

>一般的な回路
目的に応じて変わります。具体的目的がわかりません。
周波数も検討もつきませんし。。。

それがわからないことにはなんとも．．．．

まずはどんな目的でどんなことを実現したいのかを詳しく書いた方がよいのではと思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。
何を質問していいのかもまとまっていない状態で書き込みをしてしまいました。
以後気をつけます。

回答No.1

ymmasayan

これでは全く答えられません。
どういう条件で、何がしたいのかを相当具体的に書かないと回答が付かないと思います。

お礼

ご指摘ありがとうございます。
今後は考えをまとめてから書き込み致します。