マイコンの⁺側

PICAXEというマイコンを使ってブザーを鳴らしています。

しかし、PICAXEの+に抵抗値が入ると（配線が長いけど、どうしようもないんですよね）ブザーがちゃんとならなくてぷつぷつ鳴ってしまいます。
ボリウムを入れて測ってみますと7オームくらいで動作がおかしくなります。

+と-の間には0.1uのセラミックコンデンサを入れています。
電圧はマイコンの端子で測って、3.19Vですので十分動くはずなのですがなぜでしょうか。
セラミックコンデンサにパラで100uの電解コンデンサをつけてみましたが変わりませんでした。
何か対策ありますでしょうか？

質問者からの補足コメント

• 画像を添付します　　上の回路を下のように改造しています

  
    補足日時：2018/11/08 16:16

• オシロスコープをマイコンの+と-にあててみました。
  
  上がオルゴールが鳴っているときです。（音の高さによって電源の波形が変わっていました。やはり音を出すと電圧が3.19から2.5ｖくらいまで落ちてますね）
  
  下の画像はオルゴールが鳴らない。つまりリード線に抵抗7オーム以上を入れたときです。
  プツプツという音が鳴っている状態です。波形を見ると90ｍ秒ぐらいごとに電圧が1.7ｖくらいまで下がっている瞬間があるように見えます。
  
  ご回答にありましたコンデンサ2200ｕＦ以上を+-にということでしたが、手元に最大ので1000ｕFがあったのでつけてみると0.5秒ほど音が出ました。　電源のドロップが原因なのかと考えております。

  
    補足日時：2018/11/11 21:21

No.11 回答者： amerikaumare 回答日時： 2018/11/12 16:19

音がでればいい　というなら　こんなわけのわからんトランジスタ回路を組むよりも、圧電ブザーをつけたほうが簡単ですよ。

（昔、マイコンが出始めたころによくやりましたよ）

この回答へのお礼

ご意見有難うございました。今のところＤＴ－３６の改造でスピーカーを鳴らすという方針です。

お礼日時：2018/11/13 23:02

No.10 回答者： 45yama 回答日時： 2018/11/11 14:52

2SC1815からスピーカー直結だと、スピーカーが直流磁化されるので好ましくないと

思います。スピーカーはコンデンサを通す形で繋ぎ、電源供給はチョークコイルを通して
印可するのが良いと思いますよ。

この回答へのお礼

なるほど、チョークコイルという部品があるのですね。
参考回路図とかネットに出てますか？ちょっと調べてみたいと思います。
ありがとうございます。

お礼日時：2018/11/11 20:21

No.9 回答者： xpopo 回答日時： 2018/11/11 14:36

回答NO.8です。

回答文書の訂正を下記に書きますので確認ください。

誤りか所：式（４）の直後の文章　「ｈFEの値はバラツキますし、温度でも大きく変化しますので、確実にトランジスタを確実にONさせるためにこの電流の3倍程度の電流をベースに流す必要があります。したがって実際には必要なベース電流IBrの20倍がベース電流になるように設計しますので実際のベース電流IBはIBｒを20倍して」

訂正後の文章：　　「ｈFEの値はバラツキますし、温度でも大きく変化しますので、確実にトランジスタを確実にONさせるためにこの電流の3倍程度の電流をベースに流す必要があります。したがって実際には必要なベース電流IBrの3倍がベース電流になるように設計しますので実際のベース電流IBはIBｒを3倍して」

この回答へのお礼

ご丁寧にありがとうございます

お礼日時：2018/11/11 20:19

No.8 回答者： xpopo 回答日時： 2018/11/11 14:21

回答NO.6、NO.7です。

回答のお礼、ありがとうございます。回答へのお礼欄の質問に以下に回答いたします。



NO.6の回答へのお礼欄の質問＞＞

＞回路図を確認したところ、スピーカーには+から入っていました！オレンジの通りでした。
＞ブルーもしてみましたが
＞まだうまくいかないです

回答＞＞

　　これでもうまくゆかない、という事は電池自体の容量が小さいためにSPがONになった瞬間に電池の電流供給能力を超えた電流が流れて電池の電圧が大きくドロップしてる可能性が考えられます。
　使用されてる電池はどんな電池でしょうか？アルカリ電池なら大丈夫かと思いますが．．．。アルカリ電池より容量の小さな電池（例えばボタン電池のような）の場合はアルカリ電池に変更を検討してみてください。
　すでにアルカリ電池を使ってる場合は電池の＋-端子の直近に大容量の電解コンデンサー2200uF以上を並列に接続してみてください。

NO.7の回答へのお礼欄の質問＞＞
　
＞なるほど、１ｋオームが大きすぎですか。
＞この抵抗値の算出方法はネットとかで調べることができるんでしょうか？

回答＞＞

　負荷のON時の電流をICmax、負荷の抵抗をRsp、マイコンPICAXEの電源電圧をVcc、使用するトランジスタ（この場合は2SC1815）の直流増幅率hFEとします。それから使用するトランジスタ（この場合は2SC1815）のベース－エミッタ間電圧をVBEとします。マイコンの出力ポートとトランジスタのベース間に接続する抵抗の値をRとします。

　まず、マイコン出力が「H」＝Vccの時のトランジスタのベースに流れる電流IBは

　　　　IB＝（Vcc－VBE)／R　　　（１）

で与えられます。
ここで、負荷に流れる最大電流ICmaxを求めます。

　　　　ICmax＝Vcc／Rsp　　　　　（２）

この電流はトランジスタのコレクタ電流ですからベース電流IBrは

　　　　IBr＝ICmax／ｈFE　　　（３）

で計算されます。式（３）に式（２）を代入してIBｒは

　　　　IBr＝（Vcc／Rsp）／ｈFE＝Vcc／（Rsp*ｈFE）　　（４）

ｈFEの値はバラツキますし、温度でも大きく変化しますので、確実にトランジスタを確実にONさせるためにこの電流の3倍程度の電流をベースに流す必要があります。したがって実際には必要なベース電流IBrの20倍がベース電流になるように設計しますので実際のベース電流IBはIBｒを20倍して

　　　　IB＝3*IBr＝3*Vcc／（Rsp*ｈFE）　（５）

と求まります。ここで式（１）よりRを求めると、

　　　　R=（Vcc－VBE)／IB　　　　（６）

となりますから、この式（６）に式（５）を代入してRは

　　　　R=（Vcc－VBE)*（Rsp*ｈFE）／（3*Vcc）　　　（７）

と求まります。式（７）にVcc＝3.19V、VBE=0.7V、Rsp＝８Ω、ｈFE＝100を代入してRを求めると、


　　　　R=208Ω　→　200Ω

と求まります。NO.7の回答で510Ω程度と回答しましたが、失礼しました。厳密には200Ω程度にする必要がありますね。

この回答へのお礼

計算式までありがとうございました！
さっそく２００オームに変えてみましたが症状変わりませんでした。
どうやらマイコンの電源ドロップの可能性が高そうです。
でも、勉強になります。本当にありがとうございます。

お礼日時：2018/11/11 21:06

No.7 回答者： xpopo 回答日時： 2018/11/09 19:59

回答NO.5です。

補足があります。

回路で1815のベースに接続されてる抵抗1kΩは大きすぎます。せいぜい510Ωかそれ以下の抵抗値にしてください。１ｋΩだとSPを十分にONできません。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
なるほど、１ｋオームが大きすぎですか。
この抵抗値の算出方法はネットとかで調べることができるんでしょうか？

お礼日時：2018/11/11 11:17

No.6 回答者： xpopo 回答日時： 2018/11/09 19:55

まず、電池の+端子とPICAXEの+の間に抵抗を挿入して抵抗の値を０Ωから増加させてゆき7Ωまで増やすと誤動作するという事ですね。

そして電池からの＋側のリードがとても長いんですね。
そしてブザーは８Ωのスピーカという事ですね。

誤動作の原因は負荷のSPの抵抗が８Ωと非常に低いので負荷をONにした時に流れる電流が400mA程度（３V／８Ω＝375mA）と非常に大きいこの電流は抵抗の大きなリードを流れるのでリードの抵抗が７Ω程度あればリードでドロップする電圧は約1.5V｛3.19V×７Ω／（7Ω+8Ω）＝1.5V｝にもなるのでPICAXEの＋の電圧は3.19V-1.5V=1.69Vまで下がってしまいPICAXEは誤動作してしまいます。

対策＞まず添付されてる改造後の回路図ですが、SPの端子の片側が電池の－端子につながってるのでこれだとSPには電流を流せません。添付図のように変更してください。これで、誤操作は無くなると思いますので確認してみてください。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
回路図を確認したところ、スピーカーには+から入っていました！オレンジの通りでした。
ブルーもしてみましたが
まだうまくいかないです

お礼日時：2018/11/11 11:17

No.5 回答者： 45yama 回答日時： 2018/11/08 18:00

導通チェッカーですか。

　なんか、えらい簡略化した回路ですね。

PICAXEのICの電源＋に測定点を通過した電池電圧を印可してますね。
また、PICAXEのC2端子で、ブザー用の信号を取りだしていますが
そのまま、2SC1815を挿入しただけでSPK駆動ですか。

　実際の回路設計まで出来ませんが、アドバイスを申しあげますね。
せっかくのPICAXEですから、電圧変化を周波数変化にするプログラムを
組みましょうね。

①　PICAXEの電源＋は電池から直接接続
②　電池＋から、1ｋΩ程度の抵抗を繋ぎ測定用リード線に繋ぐ
③　もう片方のリード線はPICAXEのC4端子に繋ぐ
　　リード線の先で被測定物を繋ぐと、C4端子の電圧が、電池電圧から
　被測定物の電圧降下分の電圧を引いた分だけ変化します。
④　PICAXEのプログラムで、C4端子の入力電圧変化を、C2端子の
　周波数変化に置き換えるようにする。
　　導通良好（高い電圧）で低い周波数（300Hz位）で発振、導通が悪くなるほど高い周波数
（3000Hz位）になるようなプログラムにする。
⑤　2SC1815での増幅は下記のような回路を参考に組んで下さい。
　http://www.geocities.jp/side2949be/E_basic2.html

以上です。

　PICAXE　および　2SC1815　は、電源電圧できちんと動作するように
すれば、誤動作は起こらないでしょうね。

No.4 回答者： 45yama 回答日時： 2018/11/08 15:00

http://akizukidenshi.com/download/ds/kitronik/21 …

上記は一例ですが、電源には単三乾電池3個で4.5Ｖになってますね。
　

＞PICAXEの+とは、基盤の電源端子＋の事ですか？

＞電圧はマイコンの端子で測って、3.19V　

とは、ＩＣの端子ですか？　PICAXEの+ですか？

　Ｎｏ.1　Ｎｏ.2の回答は、ブザーを延長しているものとしての回答でした。

　もし、電源配線を延長しているならば、長い配線で電圧降下を起こしているので
供給元の電圧を上げて、「PICAXE」に供給する電圧を一定にするために
単純なコンデンサによる平滑化ではなく三端子レギュレーター等の安定化回路を入れて、
基盤には4.5Ｖを印可するようにしましょう。

一例
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-06194/

この回答へのお礼

測定点はＩＣの足です。1番での電圧です。

ご提案いただいたものがケース内に収まらないのですが、ほかに方法ないでしょうか?1cm*1cmくらいなら入るのですが…

お礼日時：2018/11/08 16:06

No.3 回答者： isoworld 回答日時： 2018/11/06 20:26

「PICAXEの+に抵抗値が入ると」という意味は、PICAXEの電源端子（＋）に抵抗をかませるということでしょうか。

もしそうなら、電源のインピーダンスはゼロと見なすのが正常ですから、電源に抵抗が入れば（電源にかなりの内部抵抗があれば）正常な動作をしないことがあります。

> 電圧はマイコンの端子で測って、3.19Vですので十分動くはずなのですがなぜでしょうか。
ブザーを鳴動させたときと、させないときとで電源電圧は同じでしょうか。先に書いたように電源に抵抗を入れては（電源にかなりの内部抵抗があれば）正常な動作をしないことがあります。

> +と-の間には0.1uのセラミックコンデンサを入れています…セラミックコンデンサにパラで100uの電解コンデンサをつけてみましたが変わりませんでした。
これらは電源のインピーダンスを下げて安定な動作をさせるものですが、ブザーを鳴動させるとかなりの消費電流があると思われ、たぶん、そんなことでは効きません。電源に内部抵抗があってはいけません。

電源配線に無視できない抵抗があるのなら、それを解決しないとダメです。あるいは、ブザーを鳴動させるための電源は別の処から供給することです。

この回答へのお礼

＞PICAXEの+に抵抗値が入ると」という意味は、PICAXEの電源端子（＋）に抵抗をかませるということでしょうか。

はい。その通りです

なるほど、そっちに消費電流が持っていかれるので電圧がおちているかもですね。

ありがとうございます。

お礼日時：2018/11/08 16:08

No.2 回答者： 45yama 回答日時： 2018/11/05 19:46

＞ボリウムを入れて測ってみますと7オームくらいで動作がおかしくなります。

　長い配線は何Ωですか？　その抵抗値が７Ω以上あるという事ですよね。

＞何か対策ありますでしょうか？

リレーを介してブザーを駆動するようにして、ブザー電源を配線の電圧降下分高めてやる事ですね。

この回答へのお礼

リレーを注文してみました。基板取付リレー Y14H-1C-3DS

コンパクトなのでケースにも収まりそうです

お礼日時：2018/11/08 16:11