74HC4017を用いたカウント回路

質問

現在モータの回転数を計数する回路を製作しています．
モータとモータのドライバはオリエンタルモータ社製のBX6200A-Aというものを使用しており、
モータが1回転すると、ドライバから500pls出力されます．
3000RPMでモータを回転させると、pls数が大きくなり過ぎるため、74HC4017を5段直列につないだ回路に入力してから、OMRON社製のH7CZ-L8というカウンタにパルスを出力しています．

最初の起動時は問題なくパルスを計数していましたが、装置全体の電源を一度遮断し、時間をおいてから装置を再始動すると、ドライバからはplsが出力されているのに、カウンタが計数しなくなってしまいました．何度か電源のon/offを繰り返すと、カウンタは正常に計数を開始したため、配線異常などが原因ではないと考えます．
カウントが計数しない時に、4段目と5段目の74HC4017のピンの電圧をオシロで測定すると1Hz程度の周期で0-2.5VのON/OFFを繰り返していました．そのために、カウンタが計数しないと考えました．

このような現象が起こる原因は、どのようなことが考えられるでしょうか?
なにとぞご助言宜しくお願い致します．

回答No.1

Nebusoku3 · ベストアンサー

15番ピン（リセット）　の処置が悪いのでは？
下記に参考の回路があります。C2　0.01μF　と R3 10kΩ　で電源投入時だけ微分波形を作り、リセット信号を15番ピンに与えています。（投入後の安定時は L　になります。）
15番ピン周りだけをとりあえず参考にされたら如何でしょうか？

http://bbradio.sakura.ne.jp/4017_1/4017_1.html

お礼

早速のご回答ありがとうございます．
確かにリセット部はGNDに直接落としているだけでした．
一度部品を追加して試行してみます．
他には考えられる項目はありませんでしょうか?

回答No.9

unagi-pie

>火曜日にBX6200A-Aと接続できますので、こちらでご報告させていただきます．
との事なので、カラ回答を書き込みます。さしでがましくてすみません。

これ「回答でない」などと削除されたら笑っちゃいます。

お礼

お心遣いに感謝いたします．
ご報告が遅れてしまい申し訳ありません．
先週の火曜日に基盤を取付けましたが、現状は問題はないようです．
皆様方のアドバイスのおかげでうまくいきました．
ありがとうございました．

回答No.8

tadys

＞74HC間のクロックの配線にはプルアップ抵抗はあったほうがいいのでしょうか?
プルアップ抵抗は必要ありません。

BX6200A-Aの出力にはプルアップ抵抗が必要です。

BX6200A-Aと74HC間、74HCとH7CZ-L8間の配線が長く（数メートル以上）なるようでしたら、フォトカプラ等で絶縁した方が良いでしょう。

お礼

ご回答ありがとうございます．
皆様のアドバイスをもとに基盤を再製作致しました．
現在,BX6200A-Aが手元に無いため,ノイズ発生元として三相モータや電磁開閉器を同一電源に接続して,マイコンから25kHzのパルスを出力しカウントしてテストしています．
現在のところは問題なく動作しております．
火曜日にBX6200A-Aと接続できますので、こちらでご報告させていただきます．

回答No.7

tadys

＞またリセットとイネーブルはGNDに接続しています．
入力ピンは大丈夫ですね。

＞出力ピンは使用していないため、どこにも接続しておりません．
これで大丈夫です。

＞未定義な状態でスタートした場合はその後の動作はどうなるかも予測できません。
74HC4017は、未定義な状態でスタートした場合でもクロックが何回か入れば正常状態に復帰するようになっています。

＞1Hz程度の周期で0-2.5VのON/OFFを繰り返していました．
電源電圧が５Ｖの場合、出力が２．５Ｖになるのはどこかとショートしている事が原因です。
回路をもう一度見直してください。

H7CZ-L8の入力は“NPN入力”となっていますので、74HC4017の出力をそのままつなぐのは不適切です。
H7CZ-L8の入力はプルアップされているので、その電圧が高い場合には74HC4017がラッチアップする恐れが有ります。
５段目がラッチアップした為に４段目の出力が２．５Ｖになっている可能性が有ります。
トランジスタ、ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ、フォトカプラ等を使用してください。

パスコンは適切に入れてありますか？

お礼

ご回答ありがとうございます．
動作が不安定な時がありますので、配線の方も見直してみます．
>>74HC4017の出力をそのままつなぐのは不適切です。
こちらに関しても説明不足で申し訳ありませんが,
2SC1815を介して接続しています．この方法でよかったのかどうか不安でしたので、ご指摘により、問題ないことがわかり安心しました．
また、回路を見直していたのですが、74HC間のクロックの配線にはプルアップ抵抗はあったほうがいいのでしょうか?

補足

>>パスコンは適切に入れてありますか？
こちらは各ICの直近に配置・接続していますので、問題はないと考えます．

回答No.6

lumiheart

リセット問題は前出の先生方の回答で解決したとして
別の問題と言うか、まだ発生していない問題

３０００ｒｐｍで回転中の出力信号は２５ｋＨｚ
No.3お礼欄
＞パルス入力には前段のQ9を接続しています．
＞Q0～Q8までの出力ピンは使用していないため、どこにも接続しておりません
５段接続と言う事は１／５０に分周するのですよね？
最終波形は如何に？
入力波形
＿＝＿＝＿＝＿＝＿＝＿＝＿＝＿＝＿＝＿＝＿＝＿＝

出力
＿＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＝＿＿＿＿＿＿＿＿＿
もしかしてこんな波形になってるのでは？

欲しいのは
＿＿＿＝＝＝＝＝＝＝＿＿＿＿＿＿＝＝＝＝＝＿＿＿＿＿
こんなのでは？

http://www.fa.omron.co.jp/products/family/2641/specification.html
Ｈ７ＣＺの最高計数速度は１０ｋＨｚなので分周すれば余裕なんですが
最小パルス幅は０．０５ｍｓ（ＯＮ時間）
もしかして０．０２ｍｓのパルス幅になってるとかじゃあ？

4HC4017の１２番ピンＣＡＲＲＹＯＵＴを
出力に使えば多少は改善されると思うが

お礼

ご回答ありがとうございます．
説明不足で申し訳ありませんが、5段直列ですので、10の5乗で1/100000の分周になります．
出力波形はご指摘の通りDutyが50:50ではありません．HighはLowに比べて短い時間になりますが10kHz以下ですので問題はないと考えます．

回答No.5

unagi-pie

＞どのようにすれば対策できますでしょうか?

最も簡単なのは、74HC4017 の電源と、信号源の電源(つまりモータードライバかな)を
同一にすることです。
どうしても別電源にせざるを得ないなら、
運用面や順序回路、スイッチ回路を入れるなどして
複数電源の立ち上がり順序を確保することです。

＞74HC4017の電源電圧はDC5Vになります．

＞DC5VはCOSEL社製のスイッチング電源を使用しています．

スイッチング電源は特に、電源スイッチONしてからDCが出るまで数ミリ秒の時間がかかるので
把握しておく必要があります。

と、ここまで書きましたが、
他の回答者さんが示されてるように、今のところリセット関係の初期値があやしい気がします。

74HC4017 は内部に10個のFFがあるため、状態は2^10=1,024通りもありますが、
リセット信号を与えない場合、最初がどうなるか、は全く予測できないし、
未定義な状態でスタートした場合はその後の動作はどうなるかも予測できません。
1,024カウントすれば全ての状態を一巡し正常になるかも、とも考えられなくもないですが、
未定義状態のループに陥っていればそうもいきません。

No.3お礼欄
＞リセットとイネーブルはGNDに接続しています．
リセットをアクティブにしていないので、電源投入直後は予測不可。

No.1お礼欄
＞一度部品を追加して試行してみます．
電源ON後のわずかな時間だけリセット信号をアクティブにすることで
内部FFが全て予測された初期状態となり、その後の動作が予定通りに行われます。
74HC4017 に限らず、内部にFFなど記憶回路を持ち動作に影響するものは
自動・手動によらず初期状態を確定させないと以後の動作も確定しません。

No.3お礼欄
＞出力ピンは使用していないため、どこにも接続しておりません．
＞GNDに接続したほうが良いのでしょうか?

出力は未接続のままでかまいません。
入力は未接続だとHigh、Low 未確定なので
どう受け付けるか不明で後段への影響が確定できない、という動作上の問題のほか
アナログ的には、中間電圧状態だと駆動回路に短絡状態が生じる可能性がある、
静電気のような高電圧の影響を受け壊れる場合がある、
のが問題です。

お礼

ご回答ありがとうございます．
リセットが一度も実行されていないのは確かに問題があると思いますので、別にご提示していただいた対策も含めて、今日・明日とテストしてみたいと思います．

回答No.4

koujikuu

モータードライバからのパルス出力を、フォトカプラで受けて回路を絶縁してはどうでしょうか？

（モータードライバと74hcの電源の立ち上がりが一緒でないため、無電源の74hc側へモータドライバよりパルス電流が流れ込む恐れがあります）

お礼

ご回答ありがとうございます．
フォトカプラを購入して接続して試行してみます．
昨日,別のマイコンから約25kHzのパルスを発生させてカウントしてみたところ、何度か電源をON/OFFしても問題なくカウントできました．もしかしたら、ドライバからのノイズで何らかの誤動作をしているのかも?と考えました．

回答No.3

tadys

74HC4017の使用していない入力ピンはどのようにしていますか？

CMOSの未使用の入力ピンを適切に処理していないと誤動作の原因になります。

お礼

ご回答ありがとうございます．

パルス入力には前段のQ9を接続しています．
またリセットとイネーブルはGNDに接続しています．

Q0～Q8までの出力ピンは使用していないため、どこにも接続しておりません．
GNDに接続したほうが良いのでしょうか?

補足

>>入力ピンはどのようにしていますか
リセットとイネーブルはNebusoku3様のご回答先のリンクを参考に処理してみます．

回答No.2

unagi-pie

少ない情報からの推測です。

＞どのようなことが考えられるでしょうか?

754HC4017 の電源が立ち上がらないうちにパルス信号電圧が入力されラッチアップを起こしている。

＞オシロで測定すると1Hz程度の周期で0-2.5VのON/OFFを繰り返していました．
74HC4017の電源電圧が示されてないので、これが異常なのかは当事者以外は判断できません。

74HC4017

お礼

ご回答ありがとうございます．
私も、何となくラッチアップしているのではないかと考えていたのですが、どのようにすれば対策できますでしょうか?
74HC4017の電源電圧はDC5Vになります．
DC5VはCOSEL社製のスイッチング電源を使用しています．
記載を忘れ申し訳ありません．