ブレーキランプ玉切れ検出方法

質問

・シャント抵抗を直列に入れ、両端の電圧測定
・ダイオードを直列に入れ、両端の電圧測定
・スイッチOFF時に、ランプの抵抗値測定
他にどんな方法がありますでしょうか。安く実現する方法を御教示お願いします

追加回路は、車内のみを想定しています

回答No.12

mimazoku_2 · ベストアンサー

＞おそらく、ブレーキペダルのスイッチは1回路しかなく、左右のランプそれぞれ別回路にはなっていないはずです。

そこがね問題なんですよ。
２個の電球が、１つの配線にまとめられていると、作動しない可能性があります。
しかし、配線が「やや貧弱」であれば、２個の電球間での電位差が出ると思われますので、可能性は、残されています。

＞ヒューズや配線材の電気抵抗は無視できるほど小さいので、
＞ランプと並列にリレーを接続することは、バッテリーに直接リレーを接続するのと同じことではないでしょうか。

「無視できるほど小さい」これがミソなんです。
電気は、流れやすい方に勝手に流れます。
さらに、バッテリーからリレー付近までの距離は、長く「配線そのものが抵抗になります」ので、ある程度の作動条件が揃います。
通常は、定格負荷が掛かっていて、リレーの駆動条件を満たしません。
しかし、１個以上の電球が切れると、リレーの駆動電源に余裕が生まれて、作動開始します。
これを利用するのです。（だから、ある程度の負荷電流を発生するリレーが最適なのです。）

＞検出リレーはブレーキが踏まれている限り、作動しっぱなしにならないでしょうか。

なります。
これはいたしかたないことです。

＞私は、この種類の回路を扱ったことが無く、ブレーキランプと並列にリレーをつなぐという発想がありませんでした。
＞リレーのコイルの特性も良く理解できていないのかもしれません。その上で質問します。

小学校の理科なんかで、鉄釘にエナメル線を巻いて電磁石を作りませんでした？
あれ、電池１個だと力が無く、鉄粉などにくっつけて、やっとでしたよね。
電池２個だとパワフルに・・・あれと同じ事が、リレー内部で起こるのです。

＞ブレーキランプが切れていなくても、ブレーキランプ両端には１２Vがかかっていますよね？
＞この場合には検出リレーは作動しないのでしょうか。作動しないにしてもブレーキランプが暗くなったりしないのでしょうか。

電球とリレーを並列の抵抗とお考えください。
電球は、６Ω（１２ｖ２４ｗで計算）の抵抗、それよりもやや高い値のリレーを接続すれば、いいんです。
電球は、電流さえ流れれば、どんな電圧でも点灯します。（作動に条件がない）
リレーは、電流は流れるが、スイッチを駆動させるだけの電流値でないと、スイッチ部分は動作不良を起こします。
つまり、電球が生きている間は、「動作不良」により、作動できないのです。

ＴＴＬ回路で言えば、スレッショルド（しきい値）が発生します。（しかも、動作不良というメカニカルな動作。）
しかも、反応速度は求められないので、メカの動作時間の検出で十分です。

【電球のなぞ】
電球は、消えているときには、抵抗値がほぼ「０Ω」です。
フィラメントが光り出すと、規定の消費電力にて、抵抗値が安定します。
リレーも同じ動作をしますが、電気が流された初期には、電球に全てのエネルギーを奪われるので、電磁石が「励磁（れいじ：こんな文字だったと思う）」出来ません。
すると、時間差で作動しますが、配線が貧弱だと、リレー用の電力が不足するので、「動作不良」を起こします。
だが、電球が切れると、リレーの電力が潤沢に供給される事になり、安定動作をします。

あと、調整方法ですが、添付した回路図が、改良型です。
赤く塗っているのが、ダイオードです、これで作動電圧が、０．６～０．７ｖ高くなるので、電球が作動、非作動の電位差を利用できます。
例、電球点灯時１１．５ｖなのが、電球が切れると、１３ｖになるのであれば、その電位差が１．５ｖなので、これをリレーの作動範囲にするといいです。
通常動作で誤作動するなら、ダイオードを１本入れて、作動電圧を０．６～０．７ｖ高く設定する。
そうすることで、誤作動を減らすことができ、より精度の高い検出が可能となります。

お礼

再々度の回答ありがとうございます。
丁寧な解説感謝しております。

私の今までの常識では、この回路中のブレーキランプをヒューズ又はスイッチに置き換えれば理解できたのですが（ほたるスイッチと同じ理解です）、それでは回路として成り立たないので、思考が行き詰っていました。

どうやら「電球の謎」についてもっと詳しく知る必要がありそうです。

実験してみないと分からないですね。
似たような回路例がないか探してみます。

補足

申し訳ありません。
さきほど自己解決しました。

昨日よりAD変換で電圧測定するためのマイコン回路をブレッドボードで作っていました。本日、実験してみました。

以前購入した自分の車の配線図集を見て、No.6で考えた自分の方法で、ペダルスイッチに高い抵抗を並列に入れて、ランプの両端の電圧を、マイコン回路へ入力したら、１つランプを外した場合と、両方のランプを外した場合の電圧差を検出できました。

これをプログラムで判定して球切れ検出が可能となりました。

自己解決したとはいえ、リレーなど知らなかった知識や課題を与えてくださり本当にありがとうございました。

回答No.11

mimazoku_2

そうだ、こうすればいいかもね。

この回路ならば、左右の２系統を検出可能だし、論理回路として「ＯＲ」を形成できる。

ダイオードが追加になっているのは、リレーを通じて、２回路をショートさせないためです。

ごめんね、職務上、こういった機会がなかったので、思い出すのに時間が掛かります。

お礼

お時間を割いてまで回路を書いていただきありがとうございます。
大変よく分かりました。
トランジスタ等と違い、入力がオープンになった場合でも検出できる（動作が確定している）のが機械式リレーの強みですね。
またブレーキを踏んで、玉切れ検出した後も、自己保持が働いて警告ランプが点灯し続けるというのも気が利いています。
何よりも、後付け回路が壊れても、自動車の本来の回路にダメージがなさそうなのがいいです。

補足

もう一つ質問させていただいて宜しいでしょうか。

私は、この種類の回路を扱ったことが無く、ブレーキランプと並列にリレーをつなぐという発想がありませんでした。リレーのコイルの特性も良く理解できていないのかもしれません。その上で質問します。

ブレーキランプが切れていなくても、ブレーキランプ両端には１２Vがかかっていますよね？
この場合には検出リレーは作動しないのでしょうか。作動しないにしてもブレーキランプが暗くなったりしないのでしょうか。

回答No.10

mimazoku_2

３０年ぶりに「化石化」していた脳みそが、とろけそうでした。

添付した回路図が有効かと思いますが、電子化されると、耐電圧やサージ電圧（突発的に発生する高電圧）や、発電機が故障して、交流が混ざった場合のトラブル対処が必要です。
また、シャント抵抗を使う方法がありますが、あなたが調べた値では、０．００１Ωとなるので、そこでの電流値を掛け合わせても、０．００２～０．００４ｖという異常に低い電圧しか検出されません。
それを判断出来るレベルにするには、最低でも１０００～３０００倍の増幅を行ってからでないと、判断に使用出来ません。

私が添付したのは、「ストップランプの球切れ検出」（１個用）用です。
複数の場合、「回り込み」により、判断が付かない可能性があります。
ＬＥＤランプの場合は、負荷が軽すぎて使い物になりません。
ただ、これも現実の回路に合わせた調整が必要でしょう。

説明として

・検出用リレーは、電球よりも抵抗値が高いので、通常は作動しない。（エネルギーを全て電球に奪われるから）
・電球は、１２ｖ２４ｗで計算しましたが、１個６Ωになります。（正確には、２３ｗだが、計算しにくい）
・電球が切れると、リレー駆動用の電圧が掛かるので作動する。
・検出リレーが作動すると、記憶リレーを作動させる。
・記憶リレーが作動すると、＋１２ｖからの電源で、常時作動する。（確か、インターロックという作動名称だったかと思う。）
・検出リレーが、停止しても、記憶リレーは、＋１２ｖの電源で、「保持」されつづける。
・解除方法は、電源を遮断するか、解除ＳＷにて、閉ざされた回路を開くと、保持が解除される。
・逆流防止用回路（ダイオード）は、＋１２ｖからブレーキＳＷへの逆流を阻止する。
・サージ対応（コンデンサ）は、ダイオードに掛かる、異常電圧（高圧）から、ダイオードを保護する目的があります。

これで分からなければ、ごめんね。
古びた脳みそには、限界です。（＾＾；）

お礼

回答ありがとうございます。

ヒューズや配線材の電気抵抗は無視できるほど小さいので、
ランプと並列にリレーを接続することは、バッテリーに直接リレーを接続するのと同じことではないでしょうか。

検出リレーはブレーキが踏まれている限り、作動しっぱなしにならないでしょうか。

補足

No.11のご回答についてなのですが、

おそらく、ブレーキペダルのスイッチは1回路しかなく、左右のランプそれぞれ別回路にはなっていないはずです。

＋１２V
｜
｜
ペダルスイッチ
｜
｜---------
｜　　　　　　｜
ランプ　　　ランプ
｜　　　　　　｜
｜　　　　　　｜
｜---------
｜
｜
GND

このような場合はどうでしょうか。

回答No.9

adenak

電流検出用のコイルが有りますが。分割型だとコードに加工も要りません。コードを挟むだけですが輪状の物はコードを中に通すために一回外すか切断して通してから接続するかですが。

お礼

回答ありがとうございます。
早速検索してみました。直流電流を非接触で検出するセンサーがあるとは知りませんでした。交流を検出する、CTセンサしか知らなかったので。参考にさせて頂きます。

回答No.8

fxq11011

参考になるかどうか？、他の回路ですが、リードスイッチというものを使ったことがあります。
磁石を近づけるオンになる直径２ミリ程度、長さ２センチほどのガラス管に両端からリード（鉄製？）を封入。
磁石の代わりにコイルを数十回巻き付け通電すると、オンになります、適当な磁石があれば共にコイル内に置けば、通電で磁石の磁力をうち消してオフになる設定も可能です。
電圧に関係なく、電流で作動させることが可能です。
フレーキランプへの配線を分岐して、１つは、コイルを通してバルブへ、もう一つはリードスイッチの片側へ、ブレーキを踏むとバルブに通電すればリードスイッチはオンになるため、もう片側に＋出力が出ます、ただ警告灯点灯のためには、反転用のリレーがもう一つ必要になります。
適当な小型の磁石があれば、通電でオフ（ブレーキ踏まなければ、通電しない場所から引っ張っているのでオンでも差し支え無し）、となるため、そのまま警告灯に接続できますが・・・、適当な磁石が？。
ただ、単に車内で検出するだけなら、バルブに繋がる回路に電流計を挿入するだけで・・・？。
正常なら針が振れ、タマ切れなら動きません。

お礼

回答ありがとうざいます。やはり直列に何か負荷を入れないと難しそうですね。。電流計を入れる事はシャント抵抗を入れる事と同じ事ですよね。
手持ちの部品には、AD変換入力出来るPICマイコンがありますので、これを使えば、かなり精密な電圧測定や、複雑な条件判断を行う事ができます。電圧変化がどこかで検出できるといいのですが…難しいですね。

回答No.7

shibamint

専用ICがありますね。
昨今の半導体企業のリストラで以前あったものが見つからないのですが
同じようなものはあります。

http://toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/backnumber/2007/07/p175-176.pdf
http://cds.linear.com/docs/Japanese%20Design%20Note/jdn374f.pdf

結果はシャント抵抗を用いるです。

お礼

ブレーキランプに使われているヒューズをシャント抵抗代わりにしようと思いましたが、温度にもよるでしょうけど抵抗値は１ｍΩ程度ですね。

そのトラ技の記事によると１０ｍΩとかは必要ですね。
やはり、追加でシャント抵抗を入れる必要がありそうです。うーん・・。

回答No.6

mimazoku_2

う～んとね～、検出する電流によっては、むずかしいでしょうね。
それと機械式接点は、定格内で使用すれば、半導体よりも確実ですよ。

というのが、機械式だと、電流負荷がかかるので、電圧に惑わされない利点があります。
半導体検知であれば、「電圧がある」＝「ＯＫ」という回答が出てしまいます。

検出するなら、２つの条件が必要でしょう。

１，ブレーキスイッチがＯＮになったら検出開始
２，上記の状態で、電球の「＋」「－」間に電圧が無いか？

なので、
１の条件時に「１」の状態と、２の条件時に「０」の状態は「正常」とする。
１の条件時に「０」の状態と、２の条件時に「０」の状態は「正常」とする。

１の条件時に「０」の状態と、２の条件時に「１」の状態は「異常」とする。
１の条件時に「１」の状態と、２の条件時に「１」の状態は「異常」とする。

あとは、インバータで保持すればいいんです。
クリア条件は、リセットと電源遮断です。

お礼

再度の回答、まことに感謝しております。

申し訳ありませんが、回路が想像できません。
理解力がなく申し訳ないのですが、もし、お手数をかけていただけるなら、このサイトのお絵かき機能または画像にて、回路図を書いていただけないでしょうか。

私なりの解決方法として、ランプより十分高い抵抗をペダルスイッチと並列に取り付け、ランプとペダルスイッチの間の電圧を測定すればランプ切れが検出できます。ただし、ランプが複数つながっている場合は困難です。従って私の案は却下（泣）。

回答No.5

kimamaoyaji

電流シャント・モニタ
http://www.tij.co.jp/analog/jp/docs/gencontent.tsp?familyId=57&genContentId=28022

フューズをシャント抵抗代わりに使えれば、車の配線自体への改造は不要。
配線は大変になるがガラス光ファーバーを使えば、ランプの点灯をじかに見れるのでどのランプが切れているかも判る。
LEDストップランプの場合は、マイナスに近い側のLEDの電圧をモニターすれば判る

お礼

ヒューズをシャント抵抗がわりに…
思いもつきませんでした。素晴らしいアイデアだと思います。

ヒューズの抵抗値はどの程度あるのでしょうか。
オペアンプで、増幅すれば、検出できるレベルでしょうか、

回答No.4

6xb

20年前　スターレットにオーケ―モニターと言って玉切れのセンサーありましたが　すぐに無くなりました
　何か　不都合があったのですな

お礼

単にコスト削減の目的かも知れませんけどね

回答No.3

mimazoku_2

リレーを噛ませる。

定格消費電流を下回った場合、リレーをロックさせれば、「警告灯点灯」出来ます。
球切れの場合、アースへの電流の流れが少なくなるので、それによってリレーのコイルを駆動させれば良い。

例えば、車のウインカーリレー、球切れだと点滅速度があがるでしょ。
あのように負荷電流で動作を変えるようにすれば、検出できますよ。

お礼

回答ありがとうございます。
イメージしにくいのですが、自己保持回路のようなものを考えれば良いのでしょうか。できれば耐久性の点で、機械式接点の使用は、避けたいのです

回答No.2

k-josui

余りおかしな加工はしない方がいいです。
＃１さんの方法とか、夕方コンビニの駐車場などでお店のガラスがある所にバックで駐車すれば、ガラスの反射で確認できますよ。
要は普段のちょっとした注意力の問題です。
上記でも漠然と駐車していたら気がつきません。
それに気がつくか、気がつかないかが、単に車にとどまらず生きていく上で大きく違ってきます。

お礼

ここでは、技術的回答以外はなさらないようお願い致します