電気式タコメーターの、マイナスパルス検出？ その２

質問

前回の質問　http://okwave.jp/qa/q7610048.html　では、点火コイルの　プラス側　マイナス側　の両端からパルスがでていると言うことで、その信号をどうやって検出するかで、議論しました。

でも実際は皆さんの予想に反し、マイナスパルス（フレームＧＮＤ）には何の信号もなく、プラス側端子（ＣＤＩ側）で±のパルスを検出しました。従って直流的には　０Ｖ　になります。

プラスパルスが必要でしたので、ダイオードを使って信号を作りました。マイナスパルスなら、ダイオードの向きを逆にするだけで、簡単に得られます。

私のバイクは レブル250 で、このエンジンはビジネスバイクにも流用されているみたいなので、特に変わったところのない標準的なＣＤＩ点火のエンジンです。

そこで質問ですが、何故上記のような結論が出なかったのでしょう。
点火コイルで片側がフレームＧＮＤなのですから、ＣＤIからの信号にしか入力パルスは存在しないと思うんですが・・・でも±のパルスとはさすがに気づきませんでしたが、
点火コイルは要はトランスと同じで、入力は±のパルスか、交流信号でなければならない訳ですね。基準は０Ｖで、±の信号が必要な訳です。

ところでこの電気式タコメーターは、ヤフオクで 5,000円で購入した安物です。
回転数の精度はどのくらいの誤差と思いますか？
5,000円のメーターで精度うんぬんは論外かもしれませんが・・・
内部が論理ＩＣでカウンターを使っているなら、結構な精度が出ても良さそうですけど。
ただ反応が鈍いので、そこが大きな誤差になるんですかね？

回答No.4

sailor · ベストアンサー

まぁ、そうですね。私もメーカー提示の回路図であれば信用しますね。　で、なんかおかしいぞ？というところで見直して「なんだこりゃ」というところでしょう。

それから、一つ気になったのですが、＃1の方へのお礼のところに書いてある件で、コイルへの通電の遮断で高電圧を誘起させるのはケタリング式の場合で、今回の質問者さんの車種で使用されているＣＤＩの場合は異なります。１次側の遮断で２次側に高電圧が誘起されるのではなく、１次側にコンデンサーにチャージしてあった１００Ｖ～２００Ｖ程度の電圧をＳＣＲでスイッチングして印加した瞬間に２次側に高電圧が誘起される方式です。まぁ、この場合のイグニッションコイルはトランスとして動作することになりますね。まぁ、１発だけのパルス通電ですから、通常のトランスとは事情が異なりますが、ケタリング式のような２段階での昇圧を行っている物では有りません。

私はもともと自動車関係の電気系統を専門としてメンテナンスを主に一部設計なども行っていましたので、このあたりは気になるところです。高周波関係の技術者とは知らず、ダイオードの講釈は釈迦に説法でしたね。

ダイオードなしで動作しないのはおっしゃるとおりタコの問題でしょうね。もしかしたら入力の保護回路が問題で、ラッチアップを起こしてしまっているとかありそうですね。

補足

ご回答ありがとうございます。
ポイント、セミトラ、フルトラ、CDI　などあり名前だけは知ってました。
Wikipedia　では、「ケタリング式ではコイルに流す電流をオフにした瞬間に点火しますが、CDIではコンデンサに溜めた電荷を点火コイルに流した瞬間に点火します。」とありますね。
間違ってました。リレーの逆起電力のように、電圧の立ち下がりの時高圧パルスが発生すると思ってました。

メーターに添付されていた回路図も、各点火回路では正解の可能性がありますね。でも or CDI と書いてあるし・・・ＤＩＳＴ が不明（多分点火コイルか？）。

まあ、ポイント式とCDI　式にそれほど根本的な違いがあるとは、まったく予想しておりませんでした。

ダイオードですが、1000V,1A 整流用を使っております。それでも 8000rpm 迄確認しました。多分あってるのではないかと思います。

本当にまっとうな回答がでて、うれしく思っております。
ありがとうございました。

先ほどちょっと走ってきましたが、メーターの反応は少し鈍いものの、回転数は割と正解かな・・・という印象です。もちろん　5,000円という価格を考慮すると、かなりお得な印象（いや凄くお得）な印象を持ちました。

回答No.3

fxq11011

＞そこで質問ですが、何故上記のような結論が出なかったのでしょう
直流電力回路と単純な交流電力（商用電力）回路の知識しか持ち合わせていない人に、信号回路・パルス回路を如何に説明するか苦労したけれど・・・というところかな？。
パルス、高周波回路ではオームの法則、その他直流回路の法則はそのままでは、ほとんど通用しない思って良いほどです、その他配線するだけで、電磁誘導、浮遊容量（コンデンサー接続と同じ効果）が発生したり、電力回路に別成分として重なっていることも有ります（電力は微少のため電力用の計測器では計測不可）。

補足

ご回答ありがとうございます。
はい、私は高周波回路を普段扱いながらも、パルス回路にオームの法則を使ってしまいました。
要はインダクタンスとパルスとの関係を忘れていたところに問題がありました。
せっかくオシロスコープを持ちながら観測しなかった怠慢、元のメーカーの回路図を信用したこと、シートとタンクを外すという手間を惜しんだこと、ここに原因があります。
しかし最大の原因は、取り付ける前に実験しなかったと言うことです。不具合品かもしれない可能性がありながらも・・・ですよ。

深く反省しております。

回答No.2

sailor

やはりＣＤＩでしたか。CDIユニットからの信号自体は＋側だけのはずです。コイルの＋端子側で+/-両方の波形が観測されるのはＣＤＩユニットから印加されたパルスがオフに転じた後で、コイルに発生した逆起電力によるものです。

ＣＤＩ点火では１次側に印加するためのＤＣの高電圧をフラマグまたはＤＣ-ＤＣコンバーターであらかじめ作り、コンデンサーに充電しておきます。この時点では点火コイルとコンデンサーは直列に接続された状態で充電されます。そして点火時期の信号でＳＣＲによるスイッチング回路でコンデンサとコイルを並列につなぎ変えてやることで、コンデンサに充電した電荷を一気にコイルに流してやることで高電圧を得ています。シンクロで見て見ると判ると思いますが、点火信号と同時に大きな電圧が掛かり、コンデンサーの電荷が放電して、ＳＣＲのＡ-Ｋ間の電圧が下がるとＳＣＲがオフ状態になるためそれ以降はコイルの電磁誘導による波形が観測されるはずです。

タコメータの入力に入れているダイオードですが、たぶん特に必要は無いでしょう。というのは一般のケタリング式（１次コイルの－側をスイッチングすることにより、１次コイルに誘導電圧を発生させ、その電圧で2次コイルに高電圧を誘起させる方式）でも、コイルの１次側には＋/-両方の波形が現れます。そのため、電気式のタコメーターでは両方向の過電圧に対する保護がなされているからです。電気式では通常ワンショットマルチなどを利用した波形整形回路で信号を受けるのが一般的だと思いますが、この入力に有る程度大きな抵抗（入力回路のインピーダンスを十分にドライブできる値）を入れておき、その抵抗の後にＧＮＤと信号回路の間に並列に逆方向電圧をカットするダイオードと入力に必要な方向の電圧を制限するためのＺＤを入れて制限することが多いでしょう。なぜ直列にダイオードを入れないかというと、ダイオードにはＰＮ接合に逆方向電圧が掛かった場合、空乏双層を絶縁体としたコンデンサーが形成されてしまう（シンクロで低周波用の整流ダイオードなどに高い周波数を掛けて波形を観察してみるとわかりますが、ある程度以上周波数が高くなると逆方向の電流も流れるようになってしまいます）ため、コイルを相手にスイッチングするような回路では非常に高い周波数の高調波まで発生する可能性があるため、防ぎきれなくなる可能性があるためです。その点、並列に逆方向阻止のためのダイオードと正方向の電圧を制限するＺＤを用いた場合は、高次のパルスノイズでも防ぐことができるため、直列ではなく並列入れてカットします。もちろんこの回路の手前には電流を制限するための抵抗が必要ですが、最近のものはＣＭＯＳ構造のＩＣで受けるのが一般的でしょうから数メガから数十メガΩという高い抵抗で受けているでしょう。

それから、メーターの誤差ですが、ワンショットマルチで受けてＣＲによる積分回路でアナログメーターを動かすという簡単な回路のものは現在では少ないでしょう。カウンタとＤ/ＡコンバーターをまとめたＩＣが安価で手に入る時代ですから、それらのＩＣを使っているでしょう、ＣＲによるアナログ部分を作ると調整などの手間が掛かるので返って高価になってしまうでしょうし、電子回路部分での誤差は意識する必要は無いでしょう。むしろ精度はアナログメーターの機械的精度の問題と考えたほうが良いでしょう。

補足

ご回答ありがとうございます。
回答の趣旨は良くわかります。実は私は”第一級アマチュア無線技師”でして、仕事も今病気のためリタイアしていますが、GHz 帯の研究開発者でした。
そこがかえって災いしてしまい、パルス回路にオームの法則を適応して考えるという失敗をしてしまいました。

>> タコメータの入力に入れているダイオードですが、たぶん特に必要は無いでしょう。

これが必要なのですよ。ないと動きません。しかしこれはタコメーター側の問題だと思います。
今回の問題の出発点である、添付回路図の間違いに気がつかないところが、悲劇の発端ですね。でも普通メーカーが出した回路図は、信用するでしょ。

回答No.1

fxq11011

プラスパルス、マイナスパルス、なんのことはない、信号線で電圧・電流の向きが変わるだけですね。
直流回路に高周波（一般的に扱うのは極小電力）を流せば、たとえば１０KHでは、高周波のみに着目すれば１秒間の１０K回マイナス電位が観測できます、点火コイルの波形は振動です（電流、電圧の向きが変わっています）、確かだれかの回答にありました（直流回路）にこだわった考え方では永久に解決できない云々・・と理解できるアドバイスが。
＞点火コイルは要はトランスと同じで、入力は±のパルスか、交流信号でなければならない訳ですね
この理解の仕方が問題・間違いです、とくに「入力は±のパルスか、交流信号」ではあれほどの高圧は発生しません、入力というか、最初は直流です、いきなり遮断することで（コイルの性質＝同じ電流を流し続ける）電流が流れないため電圧に変換されて高圧になります、最初からパルスでは（コイルの性質＝同じ電流を流し続ける）に反するためむしろパルスの波形が鈍ります、高周波やパルスはコイルを通りにくいのですぅ。

お礼

そうそうこれは高電圧発生のための、インダクタなのです。
直流をかけてやり、それをＯＦＦにした瞬間高電圧が発生するのです。
ここでマイナスパルスの発生は二次的な現象で、コイルから発生します。
これはリレーコイル回路に、保護用のダイオードを並列につなぐことと同じです。もちろんこの逆起電力を吸収する方向は、リレーコイルにかけられる電圧とは逆方向。
実はリレーも仕事上の専門でして、忘れていました。かなり頭がもうろくしたかな？　保護用ダイオードは、必ずなくてはいけないからという理由で、長くやっていたのかもしれません。　　いや、お恥ずかしい。

補足

あそこでは皆が、コイルプラス端子にはプラスのパルスが、マイナス端子にはマイナスのパルスが、発生しているという意見で一致しました。
回路図上マイナスパルスが必要でしたから、マイナス端子（フレームＧＮＤに直結）にあるはずだ、そこから検出できるはずだ。と言う考えから、これはパルス（高周波信号）なのだからそこがアンテナの給電点になり、フレームがアンテナになっている・・・などという突拍子もない理論に発展したこと、今となってはとても恥ずかしくなります。

オシロスコープがあるんだから、それで見りゃいいだけの話でした。
机上の空論とは、恐ろしいですね。