2014.12.26 走行距離 67,400km インターフェース
秘密基地のＭＬ４のＣＮＣ化に向けては、続いています。
今回のテーマは、インターフェース、電気の道に入った頃は、意味を理解もせずに聞き流していた自分ですが、
三菱のＡＣサーボアンプを3台同時に使う場合、非常停止スイッチ、ＥＭＧ、サーボの信号を操作するには、インターフェースを作らないと、スイッチやリレーに繋がらないことが分かった。
電気音痴の自分には、、、ま〜、フライス盤本体の納期が2月中旬頃になると、秘密基地より話が来たので、ぼちぼちと勉強することに。
構 成
１、非常停止回路
２、秋月のＰＷＭ（スイッチング方式）ＤＣモーター速度可変キット
３、オペアンプと基準電圧電源（シャントレギュレータ）
４、定電流ダイオード
５、インターフェース
６、作業を終えて
１、非常停止回路
先ずは、三菱サーボアンプＭＲ-Ｊ3-40ＡのＡＬＭ信号を統合する方法の検討から入りました。
フォトカプラー
フォトカプラーは、何といっても、インプットされた信号を光に変えて受動側に伝達する技術です、アイソレーションというそうです。
サーボアンプの保護につながります。
自分は、ある方から教わったのですが、フォトカプラーも色々とあるようでして、ダイオード内蔵型のＴＬＰ627-4を見つけました。
ダイオード内蔵していて、誤接続による故障を回避できます。
素人の自分にとって、難関は、受光側にあるコレクター 〜 エミッターに流れる電流です。
リレーＲＬはオムロンＭＹ3、定格電流36.9ｍＡＤＣ２４Ｖ駆動、操作コイルを励磁させるには、36.9ｍＡが必要。
注意：以下は、21mAのリレーでの計算です。
トランジスターの変換効率は順電流21ｍＡで、6倍 → ということは、ベースには、21/6＝3.5ｍＡでＯＫ
その為には、ベースの前に抵抗ＲＲを配置して、電流を抑えなければなりません。
順電圧は、順電流21ｍＡの時、1.2Ｖの電圧降下ですので、Ｒｂ＝（24Ｖ-1.2）/3.5ｍＡ ＝6.5ｋΩ
とすべきところは、なんとなく失敗して7.5ｋΩを買ってしまった。
説明が遅くなりましたが、フォトカプラーＴＬＰ627-4を使用 。
ま〜、幅があるからいいでしょう、ということで、とりあえず 実験 ↓ ↓
ブレットボードで実験、成功(^^♪、うまく動作しています。この時は、電源をバラック的に、転がっていたノートパソコン用のＡＣアダプター19Ｖでやりました。
発光ダイオードの赤色は、フォトカプラーＴＬＰ627-4の発光側ダイオードの通電状態を示しています。
黄色の発光ダイオードは、ＴＬＰ627-4の受光側のトランジスターにより、スイッチＯＮさせてリレーの操作コイルを励磁させ、リレーの接点がＯＮとなっている状態を示しています。
初めて、トランジスターの増幅率などを計算して抵抗を決めたりしました。
結構アバウトでしたが、大成功でした(^^♪
これで、ＡＣサーボアンプ複数台からでるＡＬＲＭ信号を一つのリレーで操作できます！！
自己満足ですが、嬉しかったです。 で、よく見ると、リレー内部にある、励磁状態を表示する発光ダイオードが点灯していません、多分これはＤＣ１９を使って駆動させているからでしょう。
本番は、ＤＣ２４Ｖだから大丈夫でしょうということで、ササと行きます。
２、ＰＷＭ（スイッチング方式）ＤＣモーター速度可変キット
このキットは、旋盤市場のＰＳＬ-550ＶＤＲにも使いまして、今回もＭＬ４用に使うことにしました。
理由は、ま〜、この道では歴が浅いので、大口は叩けませんが、でも、キットに使われているPwerMosＦＥＴ ＩＲＬ1520ＮＰｂＦ です。
ＩＤドレイン電流が8.1Ａと大きく、且つ、ＰＤ 発熱容量が30Ｗと小さくので、ヒートシンクが小さくなります。自分で探しましたが、こういったスペックを持った Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｓ ＦＥＴは見つかりませんでした。
それと、基板の中央に見えるのはタイマーＩＣ ＮＥ555といいます。 これは発信器として使われていて、可変抵抗器によりデューティー比を変えてモーターの回転数を変える仕掛けです。
これで、500円で買えるのですから、激安です(^^♪
ヒートシンクの大きさは、ネットでこの写真を見つけて、大雑把に計算しました。２Ａ程度のポンプを想定しました。
このサイトです。
３、オペアンプと基準電圧電源（シャントレギュレータ）
電源のモニター用に付けた発光ダイオードは、電源が落ちたら、即消灯の方が好みです。
なかなかアイディアが浮かばなかったんですが、ある時、オペアンプを勉強していたら、ある方から、シャントレギュレーターを教わりました。
シャントレギュレーターとは、出力電圧の精度が高いため基準電圧源としてよく利用されるそうです。
また、基本的な制約事項としてシャント・レギュレータに流せる電流のMin．とMax．との差分までの負荷電流の変化までしか対応ができません。
で、このシャントレギュレーターを調べていたら、中にオペアンプが入っているんですね！ またまたオペアンプに戻ったわけです（笑
ディバイスは、可変シャントレギュレーターＮＪＭ１４３１Ａです。
話は戻って、ＬＥＤを電源のダウン時に即消灯させる仕掛けですが、それは、オペアンプの使い方にコンパレータというのがあって、特徴としては、
プラス端子に印可された電圧がマイナス端子の電圧より下回っていると、電源電圧より下目の電圧が出るという点です。
コンパレータは、その時に出る電圧の発声の仕方が、デジタル的なので、電源がだうんしたら、オペアンプからの出力が即ダウンすると踏んだのです。
オペアンプは定番のＬＭ358Ｎ
計算方法はここ 6ページ目にあります。
４、定電流ダイオード ＣＲＤ
ある電圧範囲の電流がほとんど変化していない状態を保てます。
複数のＬＥＤをＣＲＤ1個を直列接続にすることにより、一度に複数のＬＥＤを点灯できます。
今回のフォトカプラーの発光側にもＬＥＤがあるので、ＣＲＤを利用出来ると思いました。でも、実際は止めました。
発光ＬＥＤの肩特性電圧は、フォトカプラーのデータシートにないけど、恐らく2Ｖ程度。
そうすると、
2V < 1.15V×3個 ＜ 24ｖ- 1.15ｖ*3個 となるので、サーボオン、ＥＭＧの信号に使えます。
５インターフェース
とま〜、この他にも、ＦＥＴやトランジスターのスイッチング、Ｉ/Ｏ、ロジックＩＣなどをちまちまと学習。2015/2/14 この日は、自分の母親の1周忌、何故か、この日になって、実装でのテスト日と重なりました。
発光ダイオードで、動作を確認できるようにしました。
真冬のこの時期、実測すると、電流増幅率は、ＴＬＰ628が10倍、ＭＹ3の定格電流37ｍＡ、37/10＝3.7mA が発光側の最低必要電流
（24-1.2v）：発光側順電圧 ÷ 3.7mA＝ 6.1ｋΩ
ＴＬＰ627の発光側 順電流の絶対最大定格は50mAなので、
手持ちの3.9ｋΩを使うことに。 これでも、発光側順電流は（24-1.2ｖ）/3.9＝5.8mAと推奨順電流16ｍＡを下回っている、、、ま〜、発光してくれるでしょう。
これは、電源から、サーボアンプ、端子台、リレー、今回製作のインターフェースの実態配線図です。
インターフェースの回路は2回路ですが、面倒だったので、端折っています。 実際は、3台分の3回路が必要です。
ＳＯＮとＥＭＧからの信号からは、写真の技術書を見ると5ｍＡとある。非常に微弱なので、発光側は、適当に3.9ｋΩをチョイス。
ＴＬＰ621、3.9ｋΩ、発光ＬＥＤＤを直列に並べてＣ２４Ｖを印可すると、実測4.9ｍＡ、これなら、十分なはずです。
SON、EMG,ALMの接続方法は、サーボアンプの技術書に方法が記載されている。
（１）デジタル入力インターフェースDI-1につて
自分の回路で謂うと、SONを3台分同時に操作しています。
それと、EMGも、3台分操作しています。
（２） デジタル出力インターフェースD0-1について
ALMがそうです。 3台分操作しています。
DI21にDC24Vが印可され、フォトカプラーの発光ダイオードを3台分直列に接続して、ALM４８に接続 (ソース入力）されて、サーボアンプ内のフォトカプラーに流れています。 動作としては、サーボアンプ内の フォトカプラーが常時通電しているので、自作インターフェースから、電流が流れるわけです。
非常時には、サーボアンプ内のフォトカプラーがOFFになるので、自作インターフェースからは電流が遮断されて 自作インターフェースのフォトカプラーもOFFとなるわけです。
2015.2.17
この日、ＯＭＲＯＮのＭＹ3Ｎ-Ｄ2という、リレーが来たので、自作インターフェースで、操作できるかを試した。
電圧を印可すると、操作コイルの定格電流の36.9ｍＡの近くを出した。結構、あっさりと成功
尚、そのまま通電を続けていると、通電によりコイルが温まりますので、コイル抵抗が増加することにより、少し電流の値が下がります。
自分の場合、34ｍＡ位に下がりました。このことは、Ｏｍｒｏｎから、回答があったので間違いありません。
５、作業を終えて
この記事を書き始めたのが、2014年12月ですから、まる2か月経過しています。
ここまで、シーケンサの本2冊、電気工事の本、電子回路の本2冊、トランジスターの本を買いました。
何でもそうだと思いますが、本は何冊も買わないとなかなか分かりません。
自分の場合、本を買いネットで情報を漁り、キットを作ったり、ＦＥＴや、定電流ダイオード、3端子レギュレーター、オペアンプなどの部品を買い、 遊びながら覚えました。 結果、こういったインターフェースを作れるようになりました。
やれば、結構楽しいものです。(^^♪