ウォッチ試作３ – TWELITE DIPの接続 | DIYで作る光電管タイム計測器

TWELITE DIPの接続しとリレースイッチの起動に必要なトランジスタの接続を行います。

当サイトで紹介する光電管タイム計測器の制作方法は安全性・信頼性を保証するものではありません。当サイトに掲載された内容によって生じた損害等の一切の責任を負いかねますので、ご了承ください。

TWELITE DIP の接続
トランジスタの接続

TWELITE DIP の接続

電源とTWELITE DIPをつないでいきます。

９：TWELITE DIPのVcc（＋電源）と3.3V電源プラスをつなぐ。
10：8～11番列のアナログ入力端子を全て3.3V電源プラスとつなぐ。
11：TWELITE DIPのGND（－電源）と15番列をつなぎます。
12：親機として設定するため、TWELITE DIPのモード設定１端子と3.3V電源マイナスをつなぎぐ。

TWELITE DIPでは親機と子機の間で相互通信を行うことができます。そのためには、必ず1台を親機として設定しなくてはいけません。親機同士、子機同士の通信を行うことはできません。

ここまでこれば、あとはデジタル出力1端子をリレースイッチにつなげば、ストップウォッチのスタート/ストップを操作できる。そう思っていました…。

【当初の考え1】
ストップウォッチをリレースイッチの6番ピン、12番ピンにつなぎます。すると、通常時は出力1端子はHighのため、リレースイッチのコイルに電流が流れ、スイッチが切り替わります。この状況では、ストップウォッチはつながっておらず動きません。

【当初の考え2】
センサーからの信号を受信すると、出力1端子はLowになります。するとコイルに電流が流れず、スイッチが切り替わります。ストップウォッチをつなげた6番ピン、12番ピンがつながり、ストップウォッチのスタート/ストップを操作できるはずでした…。

この回路ではリレースイッチは動きません。なぜなら、リレースイッチを動かすための電流が少なすぎるからです。

リレースイッチについて、残念ながら今回使用するタイプのリレースイッチのデータシートでは詳細がわかりません。そこで、秋月電子で販売されている別の3Vリレーのデータシートを見てみます(データシートはこちら)。

データシートからは、3Vを印加したときのNominal Current（定格電流）が66.7mAとなることが分かります。これは、3Vの電圧がコイルに加わると、66.7mAの電流が流れるということになります。逆に言うと、それだけの電流が流れないと、リレースイッチを起動させることができません。今回使用するリレースイッチでも極端な違いはないと思います。

一方、TWELITE DIPの出力端子の駆動出力上限は最大で4mAとなります。回路によっては4mA以上の電流が流れますが、リレースイッチを動かすほどの電流は流せません。何より、画像のような接続ではTWELITE DIPの駆動出力上限以上の電流が流れることになり、故障の原因となってしまいます。

このように、電圧は満たしても電流が不足するため、リレースイッチを動かすことができません。そこで登場するのがトランジスタです。

トランジスタの接続

トランジスタとは、信号を増幅またはスイッチングすることができる部品です。

トランジスタを使用することで、TWELITE DIPからの少ない電流でリレースイッチを起動することができるようになります。

トランジスタにはNPN型とPNP型の2種類があります。

今回使用するのはPNP型になります。

PNP型トランジスタでは、ベース(B)にかかる電位が下がると、エミッタ(E)からコレクタ(C)に電流が流れるようになります。ベース(B)にかかる電位が高い場合は、エミッタ(E)からコレクタ(C)には電流が流れません。

この特性を利用することで、TWELITE DIPの出力を利用してリレースイッチを動かすことができます。

デジタル出力1端子からの接続

TWELITE DIPでは、親機から複数台の子機へ同一信号を送信することができます。一方、複数台の子機から親機の同一端子へ信号送信を行うと、場合によっては通信に不具合が生じることがあります。そのため、スタート/ストップを検出する2台のセンサーの入力端子の番号を異なるものにする必要があります。

DIYで作る光電管タイム計測器では、デジタル入出力1端子とデジタル入出力2端子の2つを使用しています。

まずは、デジタル出力1端子に対応した接続を行っていきます。

13：TWELITE DIPのデジタル出力1端子をブレッドボード17番列右側とつなぐ。
14：4.7kΩ抵抗(ベース抵抗)を17番列右側から17番列左側につなぐ。
15：17番列とベース(19番列)をつなぐ。
16：PNPトランジスタを19～21番列左側に設置する。
17：3.3V電源プラス列とエミッタ(21番列左側)をつなぐ。
18：コレクタ(20番列左側)とリレースイッチ(22番列左側）をつなぐ。
19：4.7kΩ抵抗(ベース・エミッタ間抵抗)をエミッタ(21番列左側)と17番列左側につなぐ。
20：リレースイッチ(22番列右側)と3.3V電源マイナス列をつなぐ。

これで、TWELITE DIPからの電流によってトランジスタが動作し、3.3V電源からの電流によってリレースイッチを動かせるようになります。

デジタル出力2端子からの接続

次にデジタル出力2端子に対応した接続を行っていきます。

21：TWELITE DIPのデジタル出力2端子をブレッドボード25番列左側とつなぐ。
22：4.7kΩ抵抗(ベース抵抗)を25番列左側から30番列左側につなぐ。
23：30番列左側とベース(28番列左側)をつなぐ。
24：PNPトランジスタを26～28番列左側に設置します。※1台目とは向きが反対になります。
25：3.3V電源プラス列とエミッタ(26番列左側)をつなぐ。
26：コレクタ(25番列左側)とリレースイッチ(22番列左側）をつなぐ。
27：4.7kΩ抵抗(ベース・エミッタ間抵抗)をエミッタ(26番列左側)と30番列左側につなぐ。