2017年2月28日火曜日

回路図を愛してね♡






回路設計者(笑)あやしいおじさんでございます.

こんにちは.



優れた製品には優れた設計がある.
優れた設計には優れた設計思想がある. 



という言葉をどこかで読んだことがあります.

その通りだなぁと共感しております.






さて,先日,広大なるインターネット空間で

下の図を見ました.






ポンプドライバっぽい回路.



ポンプをリレーで駆動する回路の意図は伝わってくるのですが,

どうにもツッコミどころ満載の図.

設計不良の見本に使えそう・・・.






見過ごすことができません.




というわけで,直していきましょう!




抽象的には

・間違いがある

・ノイズ設計がない

・マージンの概念がない

・回路図(設計)を愛していない!!!




何を言っているか分からないと思いますので,

具体的に.



大きく分けて,

1.回路そのものの問題
2.回路図の視認性の問題

があります.






1.回路の問題

1.1 トランジスタの間違い

トランジスタの動作が分かってないのが分かります.

npnとpnpの使い方.

トランジスタの記号のところに”7407”と書いています.

バッファICですね.

正しくはnpnです.

(リンク先のデータシートの8ページにあります.)




npnにしてね♡





もし,pnpを使いたいのであれば,

負荷はコレクタにつけないと動作が不安定です.

(「オンするかどうかは運次第♡」になります.)

負荷はコレクタに!




1.2  グランドの問題

制御系とパワー系のGNDは分けましょう.

せっかくリレーを使っているので全く別の回路にするべきです.

これではポンプ負荷のオンオフが制御系に伝導ノイズを与えます.






グランドをどこかで共通に

しなければならないという

制約があったとしても,

基板上では1点(コネクタのところ)で

繋がるようにしなければなりません.





1.3 マージン設計の問題

リレーのコイル抵抗,VCCの電圧が不明ですが,

7407でリレーの直ドライブは直感的にNG.



110[V]の開閉を行える,リレーをいくつか見ました.

たとえばオムロンのMYシリーズ

DC12[V]利用の製品ではコイル抵抗165[Ω]

なので7407に流れる電流はざっくり

12/165 = 73[mA]

にたいして,7407のsink電流の定格は40[mA]

(4ページのIOLの項目:absoluteではなくrecommendedと書いてますが,普通はこれを守ります.)

この場合だと,マージンどころではなく定格を超えています.

ディスクリートのトランジスタを利用しましょう.





Ic(コレクタ電流)の定格を超えていると思われる.



リレーの選定により定格を超えていないとしても

明らかにトランジスタのIcのマージンがありません.



Icは2-10倍程度のマージンが普通でしょうか.





2.回路図の視認性の問題

2.1 お絵かきソフト

なぜだ!?

CADを使いましょう!




なぜか2度書き.



2.2 VCCと110[V]

1の項目にも当てはまりますが,こちらで.



回路図で同じマークはショートです.

VCCとか110Vのメモは無視されます.

マークは必ず変えましょう.

回路CADを使わないから,

こういうことになるのだと思います.




電源ショート




2.3 美しく書きましょう

「電流は上から下に.左から右に」を

基本にすると見やすくなります.

線はできるだけ揃えますし,

直角ができるだけ少なくなるように書きます.






美しく!



細かくいうと,

aとbは同じ長さにした方が美しいと思います.



この図はごく小さな回路ですが,

規模が大きくなればなるほど

回路図の視認性の重要度が上がります.

回路図というのは製品開発段階で何度も見返すものです.

会社ごとにある程度,設計基準があると思います.



しつこいですが,

フリーダムに絵を書いてはいけません!









ということで,私も同じ回路を書いて見ました.




描)おじさん


比較のために元の図をもう一度.


どうですかね・・・.





お絵かきソフトで書きたいならば,


描)おじさん.

これくらいでどうだろう・・・?




余談になりますが,

トランジスタのプルダウンの抵抗の書き方も

下の図のようにも書けると思います.


プルダウン.




「ベースとGNDを抵抗を介して接続」

の書き方ですね.

ですが,

「ベースとエミッタを抵抗を介して接続」

の書き方の方が好きです.

(電気的には同じです.)



プルダウン抵抗を入れる意味は

トランジスタオフの安定度のためです.

その意味で回路設計者のノイズ設計に対する

気持ちが入っていると思うのです.




動く時がある回路は作ってはいけません.

常に安定動作です.




1万個作ったとして,

部品のばらつきがあったとしても,

与えられた仕様の環境で10年間,

動作してほしいですね.

それが設計というものです.








愛を持って回路設計したいものです.













回路設計を愛しましょう!!!


























IC(アイシー)だけに・・・







これを書きたかっただけです.


ダジャレを言うのも大変ですなぁ.


(だけど本文の内容は本当ですよ.)



今日の音符読み:42秒



9 件のコメント:

  1. なるほどわからん!
    回路図を最後に理解しようと見たのは中学生だったと記憶してます

    こういうのも理解出来るプログラマーさんは、自作でロボット的なものも作れて楽しそうにしてます

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    1. お!
      趣味の工作楽しそうですね!
      機械設計+回路設計+プログラムの知識があればいろいろ作れそう( ;´Д`)

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  2. 回路が暴走して事故を起こさないようにしたいですね。

    サーキットなだけに…


    ちなみに私は回路設計とかできませんが、ハンダ付けは得意ですw

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    1. www
      ジョーク返し!
      単に韻を踏んでるだけじゃないのでレベル高いですね( ;´Д`)

      半田付けの器用さはもしかしたらピアノと相関ある・・・?

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  3. ピアノカテで回路図を見るとは思いませんでした(笑)。最初のうちは電流や電圧に制限があるなんて思いませんしね。壊して、気がついて、データシートをみて経験値を上げていきますしね。最近、Eagle cad から kicadに変えました。趣味で使ってます。

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    1. 定格を守るのは大事ですし,すべての値にマージンを取らなくてはなりません.

      私も・・・小学生くらいのときにランプと電池をつなぐ授業があって「電池を直列にすると明るく光る」だったので,家に帰って10個くらい直列つなぎしました.
      一瞬だけ光って後は全く・・・笑.
      部品を壊しながら覚えますよね.

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    2. あと,思い出しました.
      今度は中学生のころ.
      「磁石にコイルを巻いてモーターを作る」の授業があって,DCモーターだったのですが,それも家に帰って,AC100[V]を入れました.笑.
      火傷しました.笑
      ブレーカーも落ちたと思います.
      ものすごいスピードで回るんじゃなかと思ったんですよね(笑)

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  4. いきなりサクッと分野を広げましたね。笑
    全然さっぱり分かりませんが、面白かったです。
    設計に曖昧さが残ると碌な事ないですね。

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    1. 読んでいただき,ありがとうございます.

      最後まで読んでもらったお返しにつまらないダジャレを最後に配置するという恩を仇で返す設計は,後から考えたら,いかがなものかと思いました(笑)

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