ICウィンカーリレーの製作 （２００３年３月８日）

リップル対策をした最終？バージョンです 

LED化テールランプ、ICリレー、LEDインジケータ用の基板／キットお分けします　2008/12/18 現在は作成しておりません。

さらにテールランプ基板をプリント板化したのを機にリレー基板もプリント板で作ってみました（２００３／８／１２）

導入の理由：

貰ったTZR２５０のバッテリーが死んでいたので、ものはためしとバッテリーレス化を行いました。バッテリーレス化はうまくいきましたが、バッテリーの代わりに容量の小さなコンデンサを使いましたので、発電量が少ないアイドリング時には電気を供給できず、ライトを点けていてウィンカーをONすると点滅速度がすごく遅くなります。さらにブレーキランプが点灯すると、全ての灯火が暗くなり、最もまずいことにウィンカーが点滅しなくなります。対策として、灯火類の負荷を軽くするためにテールランプやウィンカーのLED化がありますが、ウィンカーのLED化の場合、ノーマルのウィンカーリレーが、ノーマルの電球で流れる電流を前提にしているため、点滅しなくなったり、逆にハイフラッシャー状態になります。TZRは負荷の軽減のため、SRXは振動による電球切れの対策としてLED化を計画していますが、TZRの現状点滅しない問題と、将来のLEDウィンカー化時の対策として、ノーマルと異なる負荷でも正常に点滅するウィンカーを実現するため、ICウィンカーリレーなるものを製作しました。

ICウィンカーリレーについて：

ICと名前が付くと、すごくたいそうなもののように感じますが、今回使用したIC、５５５というICは非常に簡単なもので、部品を集めても作れるような（私は無理だけど（*´ー`) フッ）簡単な物です。ちなみに１個１３０円でした。５５５はタイマーICといって、各種のタイマーを作るためのICです。あと、ICは扱える電流が小さいので、電球でもＯＮ／ＯＦＦできるようにＩＣでパワーＭＯＳＦＥＴというトランジスタを駆動して電流をＯＮ／ＯＦＦします。実は今回のＩＣリレーの部品でけっこうすばらしい働きをしているのがこの部品で、大きな電流を入り切りしてくれるのに、従来のパワートランジスタより格段に電圧ドロップが小さく、放熱板なしでも大きな電流が扱えるし、出力電圧もほとんど落ちないというすぐれものです。そんな２つの鍵になる素子を使用して、電源電圧や、負荷の変動があっても点滅速度が変動しないというすぐれもののＩＣウィンカーリレーを作ってみましょう。

回路の選定：

私自身は回路の設計能力が無いので、例によってインターネットで検索です。いろいろなかたが５５５やその他の素子を使ってウィンカーリレーを製作されていますが、私がいちばん気に入ったのは、８２５９ＨＰさんの回路です。簡単で、従来のウィンカーリレーと交換して、アース線を一本配線するだけでできちゃいます。で、これを作ろうと、使われているトランジスタの特性を調べていましたら、流せる電流がちょっと小さい。で、どうしたものかと、私の電気の（あくまで電気のみです！ヾ(@^▽^@)ノ ）師匠であるｔａｋａさんに相談したところ、「そんなもんＭＯＳＦＥＴ使えば一発じゃ！」とちゃっちゃっちゃと書き直していただきました。おまけに「こういうこともできるぞ！」と第２弾、第３弾の高機能回路も書いていただきました。できたも同然！８２５９さん、ｔａｋａさん、スペシャルサンクスです！

作った回路：

最初にｔａｋａさんの第３弾の回路を試作して試してましたが、シンプルな方がいいなと思いましたので、シンプルなｔａｋａさんの第１弾回路から、点滅時間調整機能を無くしたやつ、つまり８２５９さんの回路で、トランジスタをＭＯＳＦＥＴにした回路にしました。下のやつです。最初に試作した回路はＤ３がありませんでしたが、電源電圧のリップルにより、回転を上げると点滅回数が約１．５倍になりハイフラッシャー状態だったので、その対策で入れています。

ここのところD1,D2の意味を聞かれることがよくあります。これを入れたtakaさんに目的について聞いてみましたところ、以下のような話でした。

「この回路で５５５入力電圧はD3により電源電圧より下がる上に、５５５内のスイッチ素子の電圧降下ぶん下がった電圧が３ピンには出力されるので、メインスイッチ素子がOFFしない可能性を消すために入れてます。
メイン回路に2SBタイプのトランジスタを使っている場合はベース（B)がエミッター（E)より0.7V低下するとonします。2SJタイプＦＥＴの場合はゲート(G)がソース（S）より約2V低下するとｏｎします。５５５の３ピンが電源電圧迄上がるとトランジスタ（FET）のBE（GS)間はゼロボルトとなりトランジスタ（FET）は確実にOFFします。ところが５５５のマニュアルを見ると３ピンは電源電圧まで上昇するとは書いて無いんです。最悪の場合５５５の供給電圧−0.7V迄しか上昇しなかったとすると、D3の電圧降下0.7Vも加わり、トランジスタ（FET)のベース（G)電圧は電源電圧-1.4Vとなりｏｎしたままとなります。（FETはまあ大丈夫か）
そこでダイオード２本を入れると両端に合計1.4V発生しますからトランジスタ(FET)のBE(GS)間はゼロボルトとなり確実にｏｆｆします。
この状態は５５５のバラツキ、メーカー間の特性差、温度による特性変化などによって現れる可能性があるため入れておいた方が安全です。」だそうです。

というわけで、トランジスタの場合は２個、FETの場合は１個入れれば良いようです。

製作しました：

上の回路を、ＹＡ−ＳＲＸさんのやりかたにならってワードでユニバーサル基板上の配置を検討しました。試作の第３弾の回路はごちゃごちゃでしたので、いろいろ修正しながら、でも小さく作れるようにやってみました。最初は動作表示用のＬＥＤは表面に付けたのですが、ケース実装時に裏面にしました。

ご注意：　
最近、このリレーを作成した複数の方々より「最初動作しなかったが、ＩＣを交換したら動作した」という情報をいただいています。おそらく製作時にＩＣを壊してしまったと思われます。ここで使っているＩＣはＣＭＯＳタイプと言いまして、省電力ですが静電気に弱く、最も繊細なタイプですので、ＩＣに触るときは事前にサッシの窓枠に触るなどして静電気を逃がし、使用するはんだごてはセラミックタイプの絶縁性が高いものを使い、ハンダ付け時間も５秒程度で余計な熱を与えないように作業してください。写真では使ってませんが、部品表にはＩＣソケットをのせてます。ＩＣソケットを使えば、ハンダ付けで壊すことはありませんね。また、ＩＣは高くありませんので、念のために３個ほど購入しておくことをお勧めします。

裏側から見た基板はこうです。実際のはんだ付けは裏側からやるので、こちらのほうが重要かも。

できました：

はりきって小さく設計したのはいいんですが、小さすぎ（笑）　先端が細いコテを使ってもかなり苦労しました。でも、苦労の甲斐あってかなり小さくできました。下の写真ではまだＬＥＤは表面についています　１２Ｖをかけて動作確認をおそるおそるやりました。緑のLEDがぴこぴこと光ります。やったね！

拡大してみました。ちいさいぞー（これはリップル対策前バージョンですが、大きさは同じです 下は対策後バージョンです）

で、ＴＺＲ２５０に装着してみようと、ノーマルウィンカーリレーを外してきました（普通、最初に装着のことを考える物ですけどね・・・）　　さてどうやって固定しようかとノーマルウィンカーリレーを眺めていますと、作った奴はノーマルのケースの中に入りそうです。さっそく分解してみました。ノーマルのウィンカーリレーの中身はこうでした。２端子で入り切りするという、これはこれでえらいリレーだと思います。見えているコイルの巻線の中に細い巻線が入ってます。これがミソかな？

黒い外のケースとＩＣリレーを合わせてみると、なんとぴったりです！早速リード線をつけて、ＬＥＤを背面に付け直して（上の写真はそのあとのものです）、ケースに入れました。固定は・・・・えーいめんどうだ、ぜんぶホットボンドじゃー！・・・　　で、できました。背面につけたLEDが顔を出してます。途中のギボシは、ギボシ付きの先割れ丸端子が転がっていたからです。直接丸端子のほうがぜったいいいです（笑）

動きました：

で、早速バッテリーレス化したTZR２５０に装着しました。入力端子を車体側のBに、出力端子を車体側のLに、（これはノーマルリレーの底部に書いてあります）黒のGND端子はシャーシのボルトに接続しました。早速エンジンをかけ、ウィンカースイッチＯＮ！動作確認をしていたので当然ですがウィンカーはみごとに点滅をしています。バッテリーレスのこの車体で問題だったヘッドライトＯＮ、ブレーキランプＯＮでのウィンカーＯＮ！　　　　成功です！それでもウィンカーは点滅しています。このとき電装系の電圧は７Ｖちょっとまで落ちています。ウィンカーが点灯するたびに、ヘッドライトが がくっと暗くなります（爆）それでもウィンカーは点滅！大成功です。

ハイフラッシャー現象に遭遇！：

実際に走行し、点滅テストを行いましたところ、高回転時に点滅周期がかなり早くなることがわかりました。家の中で定電圧電源を使用しての点滅周期確認では、今回の回路定数ですと、

電源電圧７V：８０回／分

電源電圧１５V：８４回／分

と安定していたのですが、実車に搭載してエンジンをぶん回すと、

１１６回／分程度

に早くなります。けっこうハイフラッシャー状態です（笑）YA-SRXさんのレポートにも同様の状況がありました。

何故かと考えてみました。定電圧電源によるテストでは安定していた。だから、電圧によるものではない。ノイズにしては点滅速度はランダムに変化するのでなく、均等に早くなっている。ということで、実車の電源電圧にリップルが乗っているためだと推定しました。このリレーは、C1が充電され（このとき出力OFF）、ある電圧Vth1に達するとこんどは放電されます（このとき出力ＯＮ）で、ある電圧Vth2まで下がるとこんどは再度充電が始まる（このとき出力OFF）という動作をします。　このとき、電圧にリップルが乗っていると、平均電圧はまだ低いのにリップルの頂点がVth1に届き、逆方向では平均電圧はまだ高いのにリップルの谷がVth2を割ってしまうため、点滅周期が早くなってしまうのです。

状況はわかったので、takaさんに相談しました（他力本願モード・・・（*´ー`) フッ）ところ、「Ｄ３を入れよ」とのお告げでしたので、やってみましたところ、無事解決、

アイドリング（バッテリーレスのため７Ｖちょっと）：６０回／分

エンジンぶん回しても：８０回／分　　　＼（＾ ＾）／ バンザーイ

ちなみに車検時の点滅速度の規定は６０回〜１２０回／分だということです。これで心おきなくウィンカーのＬＥＤ化に進めます。　

部品表：

秋葉原だと千石電商でほとんど揃います。FETだけ秋月電子です。注：私は千石の社員ではありませんぞ（≧∇≦）

プリント基板化してみました：(2003/8/12)

テールランプをプリント基板で作り直しましたのを契機に、このICリレー基板もプリント基板  で作ってみました。回路的には同じですが、ジャンパーもなく、非常に作りやすくなったと思います。ただ、細かいはんだ付けなのは変わりませんので、先の尖ったはんだごてと根気、または忍耐力が必要かも知れません。

こいつでリレーを作るとこんな感じです。

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