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2008年9月 2日 (火)

今度はフォトカプラ2つが犠牲

気が滅入る(5/22/08)
 このあいだRTCモジュールを電源逆差しで失ったのもつかの間、今度はフォトカプラを2つも壊してしまい気分が滅入っている。ひとつ¥20もしない安いフォトカプラなのだけど、このまえの100V接触のような事故と違って、ここに書くのも恥ずかしいお馬鹿なミスが原因だったことが余計悔しい。まあ、聞いてください。

 SDカードの試作ボードは一応機嫌よく動いているが、面倒なことが残っていた。UARTをUSBシリアルモジュールで接続しているため、本体の電源を切っても、USBのUART側の電圧で(UARTは負論理)、送受信ピンを通じて電流が流れて本体のMCUのVccに電圧が上がり(1V近く)、パワーオンリセットがかからない。前のチップからこの問題は起きており、このときは1V以上出て、MCUが動作したままだった。

 USBケーブルを抜けばシリアルモジュールの電圧はなくなり問題ないのだが、差し込みの度にUSBが初期化されPC側のターミナルソフトの再立ち上げが必要になる。これでは何度もリセットを繰り返して開発するとき、不便でたまらない。MCUのリセットピンをアースしてリセットすれば良いが、電源を切ってもMCUが何となく動いているのは気持ちが悪い。このあいだから、これを解決しようと、フォトカプラを持ち出してあれこれやっていた。

 ここで徹底的な勘違いをしていたのだが、フォトカプラ入力のLEDの電流制限抵抗は内蔵されているものだと頭から思い込み、入力をそのままUARTの出力につないで動かない、動かないと思い悩んでいた。あろうことかVccの5V にもつないでみた。

 テスターを持ち出してフォトカプラが壊れていることに気づき、10年近くも前に買ったフォトカプラだから前に壊したのを忘れていたのかと気楽に、もうひとつのフォトカプラをとりだして、しかもこのときはテスタをつけて壊れていくさまを目撃したと言うお粗末。

 始め、電圧が上がっていてそのうち0になってしまい頭を捻っていたら、はっと気がつき呆然となった。そのときは既に2回路フォトカプラ2つの3回路分が犠牲になったあとであった。子供が親の目の前で車にはねられたようなもので可哀想でしかたがない。

 何とか気を取り直し、残りの1回路に制限抵抗を入れテストをしてみる。Vccは見事0V近くまでさがり絶縁の目的は果たされた。UARTを動かしてみる。うーむ、データの受信は少し出来ているようだが、データシートのとおり、38.4kbpsのシリアルデータ、1クロック25μsではパルス遅延が5μs程度の汎用フォトカプラでは苦しい。半分くらいデータをミスする。予想通りだった。元々はこれを確かめるためで、こんなことなら始めから実験などしなければ良かったのである。

 高速フォトカプラは沢山市販されているが値段は結構するし(\200以上)、まあこれをつけるほどのものでもない。出来ないとなると何とかやってやろうといういつものへそ曲がりの癖がでてあれこれ考えてみる。3ステートバッファも大げさすぎる。このあいだうまくいったインバーターを通した方法は、何故か順論理(NANDを2つカスケード)にしたら74HC00の電源を切ってもダメだった。

 それでは普通のトランジスタではどうだろう。ICそのものがトランジスタの集合体だからうまく行くとは思えなかったが、だめもとで古い2SC945を持ち出してエミッタフォロワで接続してみた。これがうまく行ったのである。UARTが5V、Vccが3.3Vでベースに直列に10Kエミッタに1Kの抵抗を入れ、コレクタ電流が3mA程度でポート出力は3Vちょうどにおさまった。Vccも電源を切ると、0.4Vに下がる。いやいや昔に比べればハードの設計技術は長足の進歩である。晴れない気分に光が差し込む感じがする。

 2SC945のスイッチングスピードを念のため調べてみる。データシートによれば、立ち上がりはPict0720早い(50ns)のだが、立下りは400nsと非常に遅い。しかし、100kbps程度のUARTではまだ10倍以上のマージンがあるので問題なさそうだ。

 ついでに、ブレッドボード用に、基板の切れ端の上にトランジスタとヘッダーピン、ピンソケットをつけ、回線をアイソレーションするミニ基板をでっちあげた。 こういうものを作っているときは、気が紛れていやなことを忘れる。これで実験のたびに回路を組む手間が省けるというものだ。

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