スリープタイマー（時限タイマー）が必要となった理由

就寝時、トランジスタラジオ並みのスピーカー音で鳴り続けているのは苦痛・・・・。
この為、無電源で動作する時限タイマーをアンテナ端子とアンテナの間に接続する方法を思いついたもの。
【浴室換気ファン用　遅延OFFタイマーによる、スリープタイマー】
就寝時に、任意の時間経過後にスピーカーの鳴動を止める目的で、
アンテナ側に、このタイマースイッチを挿入。　（2007/8/18　〜　2008/5/1　　）

　　　　　松下電工製。
　　		 結果：

特有のカチカチ音が気になるが、とりあえず目的達成。

このタイマーの接点は、高周波用でも微弱電流用でも
ないので、接触不良が発生する可能性がありましたが、
約９ケ月間トラブルなしでした。
　 目覚ましタイマー（電波時計利用）について
毎朝、中波ラジオ（乾電池式タイマーラジオ）を聞く習慣があり、
スピーカが鳴るゲルマラジオ用に、ＰＩＣ(Peripheral Interface Controller)を用いたタイマー(目覚まし+時限）を作れないか検討していました。

目覚ましタイマの時刻精度と省電力を重視した結果、市販の電波時計にラッチングリレーを組合わせる方式に至りました。

試作機（電波時計＋トランジスタＳＷ＋ラッチングリレー）を仕立てたところ、
思いのほか簡単に安定動作を実現できました。

ラジオ放送の時報の直前に毎日、ゲルマラジオが確実に動き出すのは感動ものです。
試作したタイマは、目覚まし機能しかないので、
時限タイマ機能部分をPICにて実現し、ドッキング。
目覚ましタイマと同様にブレッドボード上で、PICの動作評価後、下の基板を作成。
ＰＩＣとラッチングリレーはＩＣソケットを使用して実装。
　　　　
　　参考：＝pic　工作関連　備忘録＝（ソフト開発環境や、参考プログラム）
　　ＰＩＣのタイマソフト参照先
　　“電気電子工作の部屋　http://cba.sakura.ne.jp/index.htm　→Ｍｅｍｏｒａｎ

　　　　　上記ソフトは、2008.5〜2009.11まで使用させていただきました。
　　　　　2009.11.22にやっと、自作（非常にシンプルながら・・・）版に乗せ替えしました。
　　　　 【動作概要（PIC直近以外の周辺回路はｵﾘｼﾞﾅﾙです）】

　電波時計からのアラーム信号でのラッチングリレーの
　ＳＥＴ（ｏｎ）コイル駆動
　この結果、PICの電源が入り、時限動作開始。
　スナップＳＷ指定の時間後、ラッチングリレーの
　RESET（Off）コイル駆動という仕掛けです。
　　　赤色SWは、マニュアルＯＮ
　　　緑色SWは、マニュアルＯＦＦ
　　　スナップＳＷは、左、中央、右で時限選択。

【ソフトウエアの入手について】
　PICのﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑは、完全自作の方針だったのですが、
　”電気電子工作の部屋”さんの公開ファイル（実行形式）を流用
　させていただき、１年半使用。

【ソフトウエアの自作について】　
　機能を絞れば、非常に簡素なプログラムで済むことから、
　１年半後に、自作版に入れ替えしました。
　機会を見て、機能追加をしてみたいと思っています。

【３個のﾄﾗﾝｼﾞｽﾀの役割】
　ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀは、ﾗｯﾁﾝｸﾞﾘﾚｰのSET，RESETｺｲﾙ駆動用に各1個
　、残り１個は電波時計からの１分間のON信号を約100msec
　のＯＮ信号に制限する制御に使用しています。

【各端子の接続】
　赤・黒のワニグチはアンテナ系。　赤と黒のｺｰﾄﾞは電池BOXへ
　乳白色のコードは電波時計に繋がっています。

【部品レイアウトについて】
　量産機なら、ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀ・ﾀﾞｲｵｰﾄﾞ・ｺﾝﾃﾞﾝｻの向きを、一方向に
　揃え、誤実装防止を行ったりするのですが、初号機でもあり、ご愛嬌。
　２台目を作る機会があったら、修正したい点です。

　押しボタンＳＷの文字は、透明カバーの下に、文字を挟みました。

【ユニバーサルプリント板について】
　 今回は、片面にのみﾗﾝﾄﾞがあるﾌﾟﾘﾝﾄ板を使用しました。
　 表裏に丸いﾗﾝﾄﾞが見える、両面ｽﾙｰﾎｰﾙ基板ﾟの方が、ﾊﾝﾀﾞの流れが
　　良いのと、ﾗﾝﾄﾞが熱で剥がれるなどのﾄﾗﾌﾞﾙ（部品つけ直し時）が起き
　　にくい長所があります。

近況：　2008年5月18日（土）


・スピーカー右後方の松下製タイマーは、先日まで時限タイマとして
使用していたものです。
・中央の電波時計は、10年以上前に、たしか2千円で購入したもの
　（現在は、もっと洗練されたﾃﾞｻﾞｲﾝの時計が980円！）。
　　　　表示：午後6：31　アラーム設定時刻午前5：20
　　　　電波時計のアラームにて、ラッチングリレーがON
　　　　PICによる時限タイマーでＯＦＦとなる仕掛けです。
　　　　電源は単三電池×３本　待機電流ほぼゼロ。
　　　　時限動作しているときに、約1mＡ（LED発光・・）。
　　　　マニュアルＳＷもあり、ON/OFF自由
　　　　マニュアルでＯＮしても、時限タイマにより勝手に
　　　　OFFとなります。

地震センサ（振り子のようなもの想定）を接続し、
地震発生時にラジオが勝手に鳴動するよう・・検討中。

窓からは、田植え直前の水田が見えています・・・。



　
近況：2010年5月18日（火）

毎朝、定刻にラジオが鳴り出すが、今日は一時間後に自動ＯＦＦにならなかった・・・。
PICの時限動作はしているものの、ラッチングリレーコイルのＯＦＦ側が動作できていない模様。
電池が無くなった場合の動作としては、安全方向の動作といえる・・・。

メカニズムとしては、
ＯＮ動作後、ＰＩＣおよびＬＥＤの動作電流により、電池電圧がさらに下がり、
ＯＦＦ動作できない状態・・・・・。

回路定数や回路的工夫すればもう少し低い電圧までがんばれるようにも思うが、機会を見て検討
したい。

運用開始して既に２年、約８００時間の稼動。　　
当初、実験目的で中古の電池を使用し、途中で１回電池交換した記憶あり・・・・。
　　　　３．３６Ｖ⇒４．８４Ｖ（交換後もアルカリ電池）

たまに、電圧測定することにした・・・。
　　2010/05/18　4.84V
　 2010/06/20　4.56V



近況：2019年2月13日（水）

　何の改良もせず，初稼働から11年経過！
　ついに電波時計の液晶表示板の縁に
　染み出したような汚れが出てきた・・・。
　この電波時計は1995年ごろ購入した記憶あり，24年稼働！
　そろそろ電波時計の入替更新要。

近況：　2024年5月11日（土）

電波時計は、２６年以上前に、たしか２千円で購入したもの
　　（時刻表示）午前５：３０
　　（アラーム設定時刻）　午前３：５９
　　　
地震センサ（振り子のようなもの想定）を接続し、
地震発生時にラジオが勝手に鳴動するよう・・検討中・・・でしたが、
まだ実現していません（反省）。

窓からは、
２００８年５月の近況報告と同じく、田植え前の水田が見えています。

なんと、
スピーカーが鳴るゲルマラジオは、まもなく２４年稼働。
電波時計連動の時限タイマーは１６年稼働。

変わったのは
近所の家が新しくなったりして眺望が変わったこと。
また、生活スタイルの変化により、
ＮＨＫの　ラジオ深夜便を　朝４時から聴くようになったこと・・・。

ラッチングリレーが、
１６年×365日＋α回動いているが寿命は？
接点寿命５０万回以上なので・・１，３６９年？

電波時計の液晶表示がそろそろ限界。

上が、朝５時半
下が、朝７時の写真
僅かですが、ＮＨＫラジオ仙台のメーター指針が
僅かに振れが増しています・・・・。
室温は大きく変化していないので、朝の陽ざしで大気の
温度が上昇したためと思われます。


　　　
電波時計のブザー駆動電圧波形
 これは、電波時計の圧電ブザー駆動波形
この信号をシリコンダオードと電解コンデンサ
で整流・平滑しトランジスタＳＷに接続。

マイナス側のヒゲの原因は不明。
電波時計のどこかにコイル負荷が入って
いそう・・・・。
ラッチングリレー(双安定リレー）
　　　　
　　　　　　　アンテナＳＷとして使用してみました。 　状態を変更するとき以外、全く電力を必要としない優れものです。
　　　　　　　駆動コイルに極性があるのが特徴です（この理由は→　双安定リレーの動作原理　）
　　　　　　　また、ラッチング動作をしない、通常のリレーは、単安定リレーと呼ぶようです。
　　　　　　　価格：@588円　サイズ：16pin　DIP-IC　

　　　　　　　16pin　丸ピンICソケット（@68円）に挿入して使用しました。　　（写真は８ピン型）
　　　　　　　　　 　　
　　　　　　　板バネ式のICソケットは安価ですが、ＰＩＣとかROMなど挿抜の繰り返しが予想される用途では、
　　　　　　　丸ピン型の方が構造上、接触点が多い点で接触不良が起こりにくいようです。


　　　　　　　端子配置図中の、ＳはSetの略、ＲはResetの略。
　　　　　　　両コイルともに仕様上　10ｍ秒の通電で、ＳＥＴ・ＲＥＳＥＴ動作完了する優れもの。
　　　　　　　コイルの駆動時間が短いため、きわめて省電力（70mA×5V×1/100秒＝3.5mＷ秒）。


高周波での特性（メーカー仕様書よりの抜粋）


　　　　　　　

遅延ＯＦＦを実現するために採用したワンチップＣＰＵ
ＰＩＣ１２Ｆ６８３

　　Microchip　PIC12F683 Data Sheet

　　１チップでありながら、
　　RESET回路やクロックの外付不要（電源や温度・ノイズ環境が厳しい場合は、外付けで用意（ﾒｰｶｰ推奨））。
　　電源さえ接続すれば動作する為、ハード的敷居が極めて低いマイコンチップ。
　　ソフト的には、ＰＩＣにプログラムを書込む道具（昔は”焼く”と言ったものですが・・・死語？）が必須です。
　　EP-ROM（Z80とかが全盛だった時代、20〜40年前）のような消去器（紫外線ランプ）が不要な為、
　　自作に挑戦する際の道具立てが少なくて済みます。
　　この辺の事情が、PIC工作人気の理由なのかもしれません。
　　また、個人的には8pinというサイズに大きな魅力を感じています（最少の工作（＝手間）で、必要機能を実現）。
　　
ユニバーサルプリント板（裏面レイアウト）
 この図は，
ユニバーサルプリント板の裏面（ハンダ付け面）
から見た部品配置と配線接続図(案）です。

赤線の部分は、ラッチングリレーが
ＳＥＴ（ｱﾝﾃﾅSW-ON）時に、電源が印加する
ラインです。

部品面側のﾚｲｱｳﾄ図の作成を省略したのが
たたり、
ﾄﾗﾝｼﾞｽﾀの向きを誤って組立ててしまい、
修正に苦労してしまいました。

(2008/05/31)

電波時計のブザー駆動電圧で，ラッチングリレーをセットアップ
リセット（ＯＦＦ）は，ＯＦＦ側の押しボタン
ＯＮ側の押しボタンでの手動動作もできるようにしました。

　　（基本回路の説明）
　　　　　・電波時計の圧電ブザ−駆動信号で、ラッチングリレーを駆動する基本回路です。
　　　　　・この回路は、ブレッドボード上に組みました。
　　　　　・Ｒ・Ｓのコイルには10D1等（100V　1A）のシリコンダイオードを並列に接続する必要があります。
　　　　　　このダイオードは、コイルの通電がOFFになった際に発生する逆起電力（電源電圧の数十倍）による、
　　　　　　トランジスタやＩＣの誤動作や損傷を防止するため必須です。
　　（使用結果）
　　　　　・簡易な回路でかつ、非常に便利。
　　　　　・待機電流は、ほぼゼロμＡ　。
　　　　　・試作回路のまま、数週間使用し、PICによる時限タイマ付加版にバトンタッチ。

先の回路に、遅延ＯＦＦタイマ回路を追加したもの

　（回路の説明）
　　　・基本回路に、ＰＩＣによる時限タイマを付加したものです。
　　　・回路図に書かないでしまいましたが、ＰＩＣの1番ピンと8番ピンの間に、０．１μＦの積層セラミックコンデン
　　　　サを接続します。
　　　　ロジック回路やＣＰＵ組込系回路での安定動作のため必須（定石）です。
　　　・5番6番7番ピンは、必要によりDIP-SW等をGND間に接続することで、時限ﾀｲﾏｰの動作時間を選択でき
　　　　るようになります。　　（ソフトウエア次第ではありますが・・・・）

　（使用結果：　2008/8/10）
　　　・省電力の点で、詰めの甘い部分がありますが、ほぼ満足。
　　　・LEDランプの点滅動作（点灯時間と消灯時間の比が１：１）が今ひとつ不満。　１：１０ぐらいでも十分確認
　　　　できるし、省電力。　　　　（↑自作の簡易ソフトでは、この点を改善済み）

　（使用結果：　2009/9/24）
　　　・1時間×一年間にて、電池電圧が４．８Ｖから３．８５Ｖに下がったものの、まだまだ元気。

　【アマチュア無線局も運用される方・・・】　
　　　　アンテナＳＷの6番pinにも端子を設け，これをＬＯＯＰアンテナのＧＮＤラインにつなぎ，
　　　　タイマーＯＦＦの時に，ゲルマラジオの受信端子をＧＮＤに落とす使い方を
　　　　お勧めします。
　　　　※無線機（100Wクラス）の送信影響により，ゲルマニウムラジオのポリバリコンを数度，
　　　　　　耐圧オーバー？で不安定（故障）させた経験から・・・・　　　（2020/05/06付記）


８pinのＰＩＣ１２Ｆ６７５とＰＩＣ１２Ｆ６８３の比較
　ＰＩＣ ﾌﾟﾛｸﾞﾗﾑ
ﾒﾓﾘ
(ﾜｰﾄﾞ)		 ﾃﾞｰﾀ
ﾒﾓﾘ
(ﾜｰﾄﾞ)		 EEPROM
ﾒﾓﾘ
(ﾜｰﾄﾞ)		 入出力
pin数		 10bit
A/D変換
(CH)		 ｺﾝﾊﾟ
ﾚｰﾀ		 CCP
PWM		 ﾀｲﾏ
(個)		 ｸﾛｯｸ
(MHz)		 内臓
ｸﾛｯｸ
(MHz)
12F675 　1K 　６４ １２８ ６ ４ １ − ２ ２０ 　４
12F683 　2K １２８ ２５６ ６ ４ １ １ ３ ２０ 　８

タイマープログラム例
ターゲット ＰＩＣ１２Ｆ６７５
使用ｺﾝﾊﾟｲﾗ HI-TECH C PRO 9.60PL3
目的 最新のフリー環境（開発環境コンパイラ、Ｃコンパイラ）での簡易タイマー
プログラム作成評価。
/*****************************
　　60minTIMER_03.c
　　　　参考（０．５秒タイマ）
　　　　　http://www.ne.jp/asahi/niko.niko/neko/675gpio2.c
　　　　を元に、１時間タイマを作って見ました
　　　2009/11/22　（16F675）
*****************************/

　　#include <htc.h>
　　#define _XTAL_FREQ 4000000
　　__CONFIG(UNPROTECT & BORDIS & MCLRDIS & PWRTEN & WDTDIS & INTIO);
　　
　　//メイン・ルーチン
　　main()
　　{
　　　int i=60*60;　　/* 60秒×60で１時間 */
　　　GPIO5=0; 　　　/* timeup port　を off*/
　　　GPIO4=0;　　　 /* LEDﾗﾝﾌﾟ port を 点灯*/
　　　TRIS5=0; 　　　/* GPIO5,4 を出力ｐｏｒｔに設定*/
　　　TRIS4=0;
　　　while(i>0)　　　 /* i秒　タイマー */
　　　{
　　　　i--;
　　　　__delay_ms(120);　 /* 120msec　LED点灯後、消灯*/
　　　　GPIO4=0;
　　　　__delay_ms(190);
　　　　__delay_ms(190);
　　　　__delay_ms(120);
　　　　__delay_ms(190);
　　　　__delay_ms(190); 　/* 880msec後　LED点灯　*/
　　　　GPIO4=1;
　　　}
　　　GPIO4=0; 　/* LEDランプ消灯 */
　　　GPIO5=1;　　/* timeup port　を on　*/
　　　while(1); /* END(無限LOOP) 　*/
　　}
時間精度 評価結果：60分に対し誤差＋13秒（０．３％）

素子毎のｷｬﾘﾌﾞﾚｰｼｮﾝを有効にしていないので、このぐらいの精度は・・。
（電池電圧が3.8V程度まで下がっているのも悪影響？、追試要。）
開発環境 評価結果：＊＊＊＊
参考文献 ADWIN　”キットで学ぼう電子回路ｼﾘｰｽﾞNo.09　新ＰＩＣ入門”　　
オーム社　”Ｃ言語で始めるＰＩＣマイコン”



　　　最近、気になっている感震装置・・・　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2024/07/03　　　　　　　　　　











先頭に戻る

著作権情報
初　版　　　 ：2007/08/18.
最終更新日：2024/07/03.