素人の組んだ回路ですが、問題があれば教えてください。

車のスピードメーター用車速センサーからの信号で添付画像の様な回路を動かそうと思い、ブレッドボードに組んでみました。
センサーの２本の端子からの出力は交流のパルス信号（シャフト１回転につき４回）が出ています。
この信号で①、②の二つの負荷の部分を動かそうと思います。

２つの負荷は後付けのスピードメーターとオドメーターなのですが、２つのメーターはそれぞれパルスの受付方法が違うようで、スピードメーターは+１２Vの入力をパルスと認識するのに対してオドメーターの方はメーターのパルス配線をアースに落とすとパルスと認識する方式になっております。
そのためこのような配線を思いつき試してみました。
横向きになって見づらいですが、添付画像がその回路図です。
結果、卓上でのテスト（センサーシャフトを手で回してパルスを発生させてみる）では両方のメーターはきちんと動作し、回路や電子部品の破損、発熱等はありませんでした。
ただ、実際の走行時にはシャフトも高速で回るためパルス電圧も上がると思います。
素人の設計なのでこの回路を実際に動かして回路が無事に動くのか心配です。

ちなみに
回路に使用しているフォトカプラはもともとフォトリフレクタだったものを分離して向かい合わせに作り直したもので、きちんと遮光してあります。
最大定格は　LEDのほうが　If＝50ｍA　Vr＝５V　Pd　７０ｍW
トランジスタの方は　Vceo＝20V　Veco＝5V　Ic＝20ｍＡ　Ｐｃ７０ｍＡ
です。

車速センサーの出力ですが、実際にバイパス道（法定速度７０ＫＭ）を走行させて回転中の交流電圧、電流量をテスターで計測してみたところ時速７０ＫＭ程度で電圧が５~６Ｖ、電流量は５０~６０ｍＡ程度（大体ですが・・・）でした。
走り始めは大体２~３Ｖ、数ｍＡでした。パルスは磁石とコイルで発生させているようですが、速度と電圧、電流が正比例するなら仮に時速２１０ＫＭまで表示できるとして３倍の１８Ｖ、１８０ｍＡ位、多めに見て２０Ｖ、２００ｍＡあたりがＭＡＸになるでしょうか？

Ｄ１、Ｄ２は信号が交流なので逆流時のフォトカプラ保護のつもりで入れてみました。
かなり前に購入したものでスペックは分かりませんが、ごく一般的な小信号用のダイオードだそうです。

電子回路の知識もろくにない素人が考えたいい加減な回路ですし、上記の条件が検証の材料としてどの程度役に立つか分かりませんが、現在分かりうる情報を全て書いてみました。
他に必要な情報があれば教えて頂ければできる限り調べて補足いたします。
もし、この回路に実際の走行時のパルスを与えて不都合が考えられるならその対処法などを教えて頂けると非常に助かります。よろしくお願いします。

質問者からの補足コメント

• ありがとうございます。
  詳しい回路図まで作っていただいて・・・。
  パーツはすぐに揃いそうなので試してみます。
  ところで、Q1とR4の間にあるC1って何でしょうか？
  コンデンサが必要なのでしょうか？
  そこだけ不明なのでよろしくお願いします。
  
  （間違って同文をお礼の欄に書いてしまいました。）

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2016/05/13 19:52

No.2 回答者： xpopo 回答日時： 2016/05/13 20:09

＞ところで、Q1とR4の間にあるC1って何でしょうか？

＞コンデンサが必要なのでしょうか？

これはQ1のコレクタという意味で付けたラベルです。シミュレーションでコレクタの信号を見る時のためのラベルですから。何でもないです。忘れてください。

No.1 回答者： xpopo 回答日時： 2016/05/12 11:14

＞車速センサーの出力ですが、実際にバイパス道（法定速度７０ＫＭ）を走行させて回転中の交流電圧、電流量をテスターで計測してみたところ時速７０ＫＭ程度で電圧が５~６Ｖ、電流量は５０~６０ｍＡ程度（大体ですが・・・）でした。

＞走り始めは大体２~３Ｖ、数ｍＡでした。パルスは磁石とコイルで発生させているようですが、速度と電圧、電流が正比例するなら仮に時速２１０ＫＭまで表示できるとして３倍の１８Ｖ、１８０ｍＡ位、多めに見て２０Ｖ、２００ｍＡあたりがＭＡＸになるでしょうか？

車速センサーの波形は正弦波ではありません。実際には微分波形に近い波形になりますからテスターで測定すると波高値は実際の値よりかなり小さく測定されてしまいます。実際に出ていた波高値は測定値の何倍かはあると思った方が良いです。また、電流もテスターで測定すると実際のピーク電流よりかなり小さくなってしまいます。電流も電圧同様に実際のピーク値は測定値の数倍はあると考えた方が良いです。本当はオシロスコープで測定すべきですが仕方ないですね。

以上のことから、添付された回路だと車のスピードを上げてゆくとダイオードに流れる電流がどんどん増えて行き、あっという間に最大定格のIF=50mAを超えてしまいそうです。これだとフォトカップラーは壊れてしまいそうですね。この回路では原理的には動作しますが信頼性は？です。

　せっかく測定されたのでその測定結果から何とか壊れにくく動作も安定な回路を考えてみました。
まず、車速センサーの出力ですが、テスターでの測定誤差を考えて「仮に時速２１０ＫＭまで表示できるとして３倍の１８Ｖ、１８０ｍＡ」を　倍の　36V、　300mA　で設計してみました。

回路はちょっと複雑ですが動作と信頼性は十分だと思います。まず入力の部分ですがトランジスタQ1（2SC1815）のベースとGNDの間には抵抗（22kΩ）に並列にダイオード（1N4148)を接続してますがこれは車速センサー出力がマイナス側に大きくなった時にトランジスタのVEBが耐圧（約５V)を超えると壊れてしまうので、その保護用です。このダイオードでVEBに加わるマイナスの電圧を0.8V程度に抑えます。
　オドメータ出力は電流で150mAまで耐えられます。また、オドメータ出力と電源１２Vの間に接続されてる抵抗はシミュレーション確認用ですので実際に使うときは不要ですから取ってください。
　シミュレーション動作に使った信号波形は最初0.5msecで0.5V、1msecでｰ0.5Vですこの時は信号電圧が初段のトランジスタが動作可能な電圧（約0.7V）以下ですので信号は出力されません。
　次に信号波形は1.5msecで+1Vに2.0msecで-1Vになります。信号が+1.0の時には出力が両方とも出てきます。-1.0Vでは出力は出ません。
　次は2.5msecで＋36Vと3.5msecで+50Vの時にも信号は出てます。

以上からこの回路は車速パルスのピーク電圧が１Vから50Vまで動作するのをシミュレーションで確認されました。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
詳しい回路図まで作っていただいて・・・。
パーツはすぐに揃いそうなので試してみます。
ところで、Q1とR4の間にあるC1って何でしょうか？
コンデンサが必要なのでしょうか？
そこだけ不明なのでよろしくお願いします。

お礼日時：2016/05/13 19:47