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名張市つつじが丘おもちゃ病院

三重県名張市つつじが丘でおもちゃの病院を開院しています。年中無休で修理は無料、部品代のみ実費です。おもちゃの修理依頼は tutuji@cb4.so-net.ne.jp へメールにてご連絡下さい。なお、宅配便での受け付けは行っておりません。このブログにはおもちゃ等の修理事例やツール製作などを載せていきます。故障診断や修理方法の改善等、ご意見をお寄せ下さい。

おともだちハローキティの修理(プルアップ回路外付け)

1.患者
おともだちハローキティ(Combi)
おともだちハローキティ(プルアップ回路外付け)外観
おともだちハローキティ(プルアップ回路外付け)取説1
おともだちハローキティ(プルアップ回路外付け)取説2

2.症状
①動作モードが3つあるが、モード3しか動作しない。

3.診察
①箱に操作説明が書かれていて、モード1とモード2はお腹のボタンを押すと動作を始めるが、モード3はお腹のボタンの操作は不要のようだ。モード1とモード2が動かないのはお腹のボタンが効いていないのではないかと推測する。

②お腹のボタンは、基板の櫛状パターンを導電ラバーで押さえるタイプのスイッチだった。

③このラバー接点の印加電圧を測定すると、ラバー接点をオープンにしても0.1V以下である。ラバー接点の片側はGNDに繋がっているので、ポートのプルアップが断線している可能性がある。或いは、基板パターンの断線や短絡も有り得る。

④基板は多層基板が使われていて、目視ではパターンを追えない。導通チェッカーでも負えなかった。ラバー接点のホット側は基板表面に現れることなくCOBへ入っているようだ。

⑤内部プルアップの断線はよくある故障で、外部プルアップすることで救われることがある。今回もそれであって欲しいと願いつつ、やってみた。電源電圧は電池3本の4.5Vで、プルアップ抵抗を変えながら、GNDに対するホット側の電圧を測定した結果は以下のとおり。

・5kΩではオープン時1.7Vで、操作を認識しない。

・2.5kΩではオープン時2.4Vで、操作を認識する場合もあるが、不確実である。

・1kΩではオープン時3.4Vで、操作を認識し、正常に動作した。

⑥1kΩで外部プルアップすると安定に動作することが判ったが、これをラバー接点でスイッチするのは難がある。ラバー接点は軽く押して1kΩ、強く押すと300Ωになる。今はスイッチ回路は働くのだが、今後ラバー接点が劣化していくと不動作になってしまう恐れがある。

⑦ここまで強力にプルアップしないといけなくなったのは、「内部プルアップの断線」ではなく、「GNDへの内部漏電」だと思う。それと、Vcc/2をかなり超えないとHレベルと認識しないので、ゲート部分が壊れていると思う。

4.治療
①ボタンのポート入力に不具合があるもののそれ以外の機能は正常に動くので、マイコン換装は行わず、トランジスタ1石でスイッチ回路を補強することにした。

②【回路図】
おともだちハローキティ(プルアップ回路外付け)回路図
・実験では1kΩでプルアップすると安定動作したので、実装はマージンを見て470Ωとした。

・今は0Ωでも過電流は流れないが、故障状態が今後どうなって行くのか判らないので、最低限の抵抗は付けておく。

③【実装】
簡単な回路なので空中配線する。
おともだちハローキティ(プルアップ回路外付け)実装1
おともだちハローキティ(プルアップ回路外付け)実装2
電源は、この基板では電源SWのピンからとるのがやり易かった。
おともだちハローキティ(プルアップ回路外付け)実装3
おともだちハローキティ(プルアップ回路外付け)実装4
空中配線したスイッチ回路はホットボンドで固めて、保護と絶縁をしている。
おともだちハローキティ(プルアップ回路外付け)実装5
おともだちハローキティ(プルアップ回路外付け)実装6
おともだちハローキティ(プルアップ回路外付け)実装7

④【動作テスト】

・3.5V~5Vの電源電圧範囲で正常に動作することを確認した。

・電源スイッチをオフにすると、電池の電流が完全にゼロになることを確認した。

⑤【所感】
今回の治療はあくまでも「対症療法」であり、不具合の原因そのものを解消したのではない。今は不具合を潜在化できたけれども、再び顕在化してくる可能性はある。そのときはマイコンを換装することになる。このことを明確に依頼者に伝えておきたい。不具合が再燃してきたときに藪医者と言われたくないので。
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プロフィール

大泉茂幸

Author:大泉茂幸
名張市つつじが丘おもちゃ病院
名張市つつじが丘南3番町129
tutuji@cb4.so-net.ne.jp
090-5534-6494
連絡は上記のメール、またはSMSでお願いします。

子どもの頃から趣味は電子工作一筋でやってきました。理科離れが進む中で科学技術に興味を持つ子どもが少しでも増えて行くことを願って、子ども達に電子工作の活動の場を提供しています。

1981年からおもちゃ病院の活動を始め、2014年に三重県名張市への移住を機に「つつじが丘おもちゃ病院」を開院しました。自分でおもちゃを設計し製作する【おもちゃ工房】と、マイコンを応用した電子工作を楽しむ【マイコンクラブ】も併設しています。新規参加メンバーを募集しています。

当ブログで公開している技術情報や成果物の複製、改変および再配布はフリーです。読者様のおもちゃ病院活動のお役に立てば幸いです。ご利用いただいた結果や感想等を記事へのコメントやメールでフィードバックしていただけると有難いです。なお、公開ファイルは最新版を載せているので、古い記事の内容から変わっている場合があります。

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