間欠タイマキットの電磁リレーをフォトリレーに交換、蛍光表示管時計の日付と時刻を5秒間隔で交互に自動切替表示

リレー付間欠タイマ(PS-3041)キットの電磁リレーを静音化のためにフォトリレーに交換しました。蛍光表示管時計の日付と時刻の切り替えスイッチの配線をフォトリレーにつないで5秒間隔で交互に自動切替表示にした際の作業メモです。

目次

準備したパーツ

リレー付間欠タイマ(PS-3041)キットは、電解コンデンサを交換することで、Aモード(約0.5~15秒)及びBモード(約10~300秒)の範囲でリレーのON/OFFが調整可能(併用不可)です。
キット選択時のポイントは、人が時計のタクトスイッチを押す操作を代行するので、リレーのON時間、OFF時間を独立して設定できることです。

このキットには電磁リレーが使われていますが、時計に組み込んで室内で利用するので、静音化のためにフォトリレーに交換しました。

蛍光表示管時計はスイッチサイエンス(hayasitaさんからの受託販売商品)から昨年購入した蛍光表示管IV-21を使ったArduino用VFD Shield for IV-21キットを大型の蛍光表示管IV-11に改造して木製ケースに内蔵したものです。

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VFD Shield for IV-21の基板上には、時刻合わせや日付と時刻表示の切り替え用のタクトスイッチが3個実装されています。

日付と時刻表示の切り替え操作は中央のタクトスイッチ2を使っています。

このタクトスイッチ2の配線端子からフォトリレーまで配線を延長してリレーのON/OFFで日付と時刻表示を切り替えます。

VFD Shield for IV-21の基板
3個のタクトスイッチ(右側基板の手前)
#パーツ個数備考
1リレー付間欠タイマ(PS-3041)1 
2フォトリレー TLP241B データシート: TLP241B
3フォトリレー用
電流制限抵抗 470Ω 1/4W
1 
4両面TH丸型ユニバーサル基板
20mm
1AE-20mm-TH
5LED付押しボタンスイッチ
(青)
3P-04075
※白塗料が付いている端子がカソード
※モーメンタリ動作
 押している間スイッチが入る
6パネル用押しボタンスイッチ
丸型 黄
1PS21A-5
※オルタネート動作
 一度押すとオン、手を離してもオン状態は保持され、オフにするにはもう一度スイッチを押す

間欠タイマリレーを使ってタクトスイッチを押す操作を代行

蛍光表示管時計には時刻合わせや日付と時刻表示の切り替え用に3つのタクトスイッチがついてます。日付表示と時刻表示の切り替える「タクトスイッチ2」を押す動作を人に代わって実行します。Aモードで約5秒(リレーON時間:1秒、OFF時間4秒)で設定しました。

電磁リレーを動作音が静かなフォトリレーに交換

リレー付間欠タイマから
・電磁リレー(G5LE-1 DC5
・コイルサージ対策・保護用ダイオード
を取り外し、代わって
・フォトリレー(TLP241B
・470Ωの電流制限抵抗
を円形の小型ユニバーサル基板に実装しました。

電磁リレーをフォトリレーに交換する回路図
電磁リレーをフォトリレーに交換する回路図

フォトリレーにはデータシートの推奨動作条件(入力順電流 IFを満たすために470Ωの電流制限抵抗を入れています。

リレー付間欠タイマの電源電圧は6~8Vの仕様でしたが、フォトリレーに交換後の動作確認では、5Vでも動作したので、Arduino Uno R3の5Vピンから給電しています。

リレー付間欠タイマ
リレー付間欠タイマ の電磁リレーとコイルサージ対策・保護用ダイオードD3。VR1とVR2の半固定抵抗でリレーON時間、OFF時間を調整
電磁リレーを取り去って円形の小型ユニバーサル基板上にフォトリレーと電流制限抵抗を実装
D3と電磁リレーを取り去って円形の小型ユニバーサル基板上にフォトリレーと電流制限抵抗を実装。 この後、基板上の赤色LEDは取り外して、木製ケースのLED付押しボタンスイッチ(SW2)のLED端子に配線を延長

リレー付間欠タイマ、蛍光表示管時計、スイッチの配線

蛍光表示管時計は、基板上のタクトスイッチ2を押すことで日付と時刻表示を切り替えます。

今回は、この操作をタクトスイッチ2の裏面はんだパターンからケーブル延長してリレー付間欠タイマ(PS-3041)のリレー端子に接続してオン/オフすることで実現します。

蛍光表示管時計の3個のタクトスイッチ、間欠タイマ基板、木製ケースに取付けた4個のスイッチへの配線
蛍光表示管時計の3個のタクトスイッチ、間欠タイマ基板、木製ケースに取付けた4個のスイッチへの配線

木製ケースの天板に取り付けたLED付押しボタンスイッチ「SW2」もタクトスイッチ2に接続しているので、SW2を押すことで好きなタイミングで手動で切り替えることができます。

タクトスイッチ2、3は、1との組み合わせで時刻合わせ等の調整にも使うので、自動切換表示を止めるためにリレー付間欠タイマへの電源供給をオン/オフする電源スイッチ(黄色)も追加しました。

SW2は切替タイミングで青色のLEDが点灯。このLEDは間欠タイマのLED端子に接続
SW2は切替タイミングで青色のLEDが点灯。このLEDは間欠タイマのLED端子に接続
#スイッチ接続先機能
1電源SW
(黄色ボタン)
間欠タイマ
の電源
ON:日付と時刻の自動切替え開始
OFF:SW2による手動切替えのみ
2SW1タクトSW1
3SW2
(青色LED)
タクトSW2手動で日付と時刻の切替え
※間欠タイマによる自動切り替えタイミングで青色LED点灯
4SW3タクトSW3

点灯実験

自動切換え表示中のビデオ(mp4、8.16M、22秒)です。蛍光表示管時計の日付と時刻を5秒間隔で交互に自動切替表示で自動切り替えできました。

日付と時刻を自動切換え表示中のIV-11蛍光表示管時計
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