タブレットPC タッチパネルノイズ対策

質問

電気回路の素人です。
車載用DC-ACインバータにACアダプターを使用して、Win8.1タブレットを使用しています。

タッチパネルの反応が非常に悪くなることがあり、PC内蔵のバッテリー使用に切り替えると、症状が治まることに気づきました。

おそらくインバータが発するノイズが影響していると推測しています。

いろいろ情報を集めたのが次の通りです。

・タッチパネルは人体が近づくことでの静電容量の変化を検出している。
・数十kHzの交流を印加して充放電速度を検出する方式と、矩形波を印加してパルスの立ち上がり時間の変化を検出する方式の2通りがある。
・ルネサスエレクトロニクスの資料によると、タッチパネルに与える波形にインバータノイズが重畳すると、検出タイミングでの電圧が検出閾値から外れ、誤動作する。→図を見る限りどうやらタッチパネルで使用している周波数より低い周波数での電圧変動でも影響しているようです。
http://documentation.renesas.com/doc/products/mpumcu/apn/r8c/r01an0159jj0100_r8c33t.pdf#search='%E3%82%BF%E3%83%83%E3%83%81%E3%83%91%E3%83%8D%E3%83%AB+%E3%83%8E%E3%82%A4%E3%82%BA+%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%83%90%E3%83%BC%E3%82%BF'
(↑これはタッチパネルを検出する機器側の対策なのであまり役に立ちません。)

経験的には、トロイダルコイルや高周波用のノイズフィルタでは、おそらく、このような低い周波数のノイズを防ぐことはできないのではないかと思うのですが、出来るだけ安価にできる対策はないものでしょうか。

回答No.4

veryyoung · ベストアンサー

ノイズはインバータ出力にコモンモード電圧として生じていて、外乱電流の経路は添付図の赤点線と想像します。推測が正しいなら、タッチ操作の際、タブレットPCのコネクタ等「金属GND部分を同時につかんで置く」ことにより、誤動作が軽減される筈です。いかがでしょう。　代替として、電源ケーブルを「座席近く」で車体に接続しても同様な効果が得られる事が予想されます。

お礼

回答ありがとうございます。

＞タブレットPCのコネクタ等「金属GND部分を同時につかんで置く」

添付して頂いた画像を見ていてひらめいた（？）のですが、図に描かれている仮想のコンデンサ２つを直結にするのは駄目でしょうか。
つまり、タブレットにつながっているＡＣアダプタのＧＮＤを、車体に接続すれば、ノイズ減は強制的にＧＮＤに流れますよね？
これは、ＡＣアダプター等の機器をいためるでしょうか。

回答No.5

veryyoung

No.4にいただいたコメントに関してです。
＞タブレットにつながっているＡＣアダプタのＧＮＤを、車体に接続すれば、ノイズ減は強制的にＧＮＤに流れますよね？

人体のタブレットGNDへの接続の代替実用案として、その方法を文末で提案したつもりですが、理解に行き違いがあるかもしれません。なお、他からの飛来ノイズも考慮すれば、ＡＣアダプタのＧＮＤ（タブレットのGND）と人体を交流的に同電位にする事が、より本質的施策と言えるでしょう。ただし、ACアダプタの絶縁低下で感電が生じるような恒久的構成だけは避けるべきです。

ACアダプタ２次側の車体接続は理屈上は問題ない筈です。通常のACアダプタの１次２次間は絶縁されていますし、２次に露出金属が想定されているでしょうから、少なくともサージ耐圧２kVくらいはありそうです。家庭での使用と比較して特別高い耐圧が必要とも思えません。ただし何かの事故の際にメーカーや保険会社が不条理な判定を示すかもしれません。私には法律上の知識はありません。

お礼

再度の補足ありがとうございます。

前回のご回答はそういう意味で内容だったのですね。失礼しました。

主には走行中の、助手席からの操作を考えています。カーナビソフトを使うわけではありませんが、カーナビ風の使い方です。

フェライトコアを２，３個試して効果がない場合は、最終的に試してみたいと思います。

それほど高電圧は発生する環境ではないですが、念のため人体と同じくらいの１k～10ｋΩの抵抗で値を変えながらグランドに落としてみます。効果が薄いようなら最終的に直結してみます。
保証などはそもそも期待していませんので、大丈夫です。

有用な情報をありがとうございました。

回答No.3

cyclone3

こんにちは

ノイズ（ＥＭＣ）対策の基本は、何をしても良いから現象を止め、そこから正確かつ厳密に対策箇所を切り分け（引き算して）いく事です。
決して推論などで対策を行いませんが、これはあくまでプロのお話

インバータのノイズが空間を伝播してくるか、車体（あるいは人体）とタブレットの静電容量結合で進入してくるか、あるいは電源から進入してくるノーマルモードかコモンモードのノイズか、素人の方では複数を想定した進入経路や周波数帯域、症状を切り分けて対策するのは面倒でしょう。
数十ＫＨｚのインバータ矩形発振波形の電源伝導による周波数スペクトルは、0.1～数ＭＨｚの帯域が最も大きいです。

プロは百戦練磨の達人でも絶対にこんな事はしませんが、仕方なく「エイヤー」とやるとすれば

・パイ型ＬＣフィルターを電源ラインに挿入する（電源経由のノーマルモード対策）
・安直に最近出ているインバータ用の低域用フェライトコアを電源に挿入、ｆ特と効果は巻数で調整する（コモンモード対策）
　参考ＵＲＬ参照

トロイダル・コアは手軽な分割型ではないですが、ＣＰが高く入手も容易です。
技術者必携の「トロイダル・コア活用入門」を見て勉強すればわかりますが、低い周波数のコアの方安価で入手も容易です。
http://www.cqpub.co.jp/hanbai/books/30/30671.htm　

低い周波数領域なら最近は安価なオシロでもＦＦＴ機能がついているので、これを利用してスペアナ代わりに使い、コアの効きをリアルタイムで確認することも可能です。
もしＦＦＴ機能が使えないならば、発振器を使いオシロでインピーダンス特性も測れますね。

いずれの場合もそうですが、効果（特性）を確認しながら対策される事をお勧めします。

参考URL：

http://www.morimiya.co.jp/products/emi/ferrite_mn.html

お礼

回答ありがとうございます。

ＦＦＴ機能は付いているのですが、分かるような差が出ませんでした。ＴＥＸＩＯ（旧ケンウッド）の50ＭＨｚの安いオシロです。

何よりも、ＤＣコネクタのピンのピッチが細かすぎて、プローブで掴んだ細い線を当てるのに苦労しました。ひょっとすると余計な浮遊容量やインダクタンスが発生してしまったかもしれません。
このクラスの測定器でも、数ＭＨｚ程度のノイズなら見えるはずだと思ったのですが、ちゃんと測定できていないのかもしれません。

もうひとつは、既に書きましたように、タッチパネルの動作周波数はそれよりも低いのではないかという事です。

フェライトコアは、元々１つ入っていますが、これを複数追加したら改善するのかどうか自信はありません。でも、おっしゃるとおり、原因がつかめてない以上いろいろ試してみる価値はあると思います。

回答No.2

oshiete_poo_V1

原因が特定出来ていないと思うので、まずはコアを増やすのかなと思います。
(その場に居たわけでないのですが、低い周波数と言うのが具体的にどのくらいをおっしゃっているのか疑念を感じます。)

・CRフィルタを目的とした抵抗のDCラインへの挿入はやめておいた方が良いと思います。
(抵抗成分で発熱するため)
・手持ちの転がっている平滑コンデンサを使い回すために
　平滑コンデンサの容量が大きくなる場合には突入電流抑制を考慮した方が良いかもしれません。
　(精神衛生的に)

ところで：
タッチパネルへの電源はタブレットPC内で別途作られているのではないでしょうか。
　12V電源の汚さが、インバータでAC100Vに変換して、アダプタでDC19Vになって、さらにPC内で内部の電圧を作るところまで入り込むのでしょうか。
　どっかから(電源ライン経由で)高周波が入り込んでいないと判断した理由は何でしょうか？

お礼

>どっかから(電源ライン経由で)高周波が入り込んでいないと判断した理由は何でしょうか？

すみません。それが判断しきれてはいないのです。というより確実に高周波は入ってきていると思います。

ここで言う高周波とはRF帯域以上をイメージしています。

タッチパネルの動作周波数が数十KHzの低周波だとすると、数百KHzまたは数MHz以上の高周波ノイズがあったとしても、周波数が異なるため影響はあまり無いのではないかと思っていたのです。
ただ、もしタッチパネルがMHzオーダーで動作しているのならおっしゃる通りだと思います。今使用しているPCがどのようなパネルを使用しているのかは分かりません。

カーナビの静電容量式パネルには、車載環境のノイズ周波数がタッチパネルの周波数に干渉する場合、パネル側の使用周波数をずらす工夫もしてあるようです。

電解コンデンサを抵抗なしで使用する場合、突入電流は配慮する必要がありますね。(かと言って突入電流対策にインダクタ使用は無理でしょうね)

あと、フェライトコアを使用した場合、どの程度の帯域を抑制できるのかよく理解できていません。
いろいろと理解が不十分ですみません。

補足

先ほど、ＤＣＡＣインバータとＡＣアダプターを部屋に持ち込み、無線機用の２０Ａの安定化電源につないで、50MHzのオシロのＦＦＴ機能で見てみましたが、コンセントに直接つないだ場合に比べても、有意な差は見られませんでした。
このクラスの測定器では限界なのかもしれません（でも、一応、日本製です）。
おっしゃるとおり、やはり、ＲＦ帯域以上の高周波が影響しているのかもしれませんね。フェライトコアを試してみます。

回答No.1

oshiete_poo_V1

安くあげるのなら、
外付けマウスを使うようにしてアームレスト上で操作するようにする。
でしょうか。(～500円程度)

あまりお金をかけないのであればどこのご家庭にでもあるノイズ対策用のぱっちんコアを試してみるくらいですかね。
手持ちの物で結構ですので数珠のようにたくさん掛ければ改善するような気がします。

お金をかけて良いならば
・バッテリを別に用意して車から電気的に浮かす
・絶縁型のDC-DCを挟んでみる
・DCラインへ平滑コンデンサ追加
等が考えられますが、真因が解っていないと投資が無意味になる危険があると思います。

お礼

回答ありがとうございます。

フェライトコアは、ACアダプタのケーブルに既に入っているのと、ルネサス等の情報を見る限り、(多分ですが)フェライトコアで除去出来るような高周波ノイズが原因では無さそうな気がしています。

エンジンを切った状態でも症状が発生しますし、エンジンをかけると更に症状が悪化します。

これはインバータのノイズに加えて、オルタネーターノイズも影響しているのではないかと推測しています。

ご提案いただいた中で、もっとも安上がりなのは平滑コンデンサの追加でしょうか。

ACアダプタの出力は19Vなのですが、抵抗も加えてRC積分回路にする必要があるでしょうか。