★特売品★5.6インチビデオモニターセット[RGB-2P056-BN01]を骨までしゃぶる (2 / ?)

■ 車載対応改造を検討する・・・


一通りモニタとしての機能が確認できたところで、次なる応用法は?! と考えてみると、 「車載化したい」 という願望をお持ちの方は多いと思う。 このモニタは 既にご存知の通り 12V電源で動作するので、そのままつないで動かしてみることもできるのだが、実際には 細かい不具合使い勝手が悪い 点も発生しがちである。

他の企画でも記した内容だが、今一度列挙させていただくと・・・
  • クルマへの取り付けに適した形状、大きさである必要がある。
    画面範囲外のデッドスペースが大きいモノは、視界を妨げるので用途が限定される。
    クルマにマウントする際の金具などへの配慮も必要。

  • バッテリー電圧の変動に耐える必要がある。
    ダイナモの稼働状況や負荷変動により、11〜14V程度の電圧変動があり、エンジンスタート時の瞬断も発生する。
    電圧変動に弱い個体の場合、バックライトの明るさが変動したり、画面が乱れたりすることがあるため、外部で安定化を行う必要がある。

  • 昼間、夜間を問わず使用できる必要がある。
    バックライトの明るさを、周囲の状況によって変化させる機能があることが望ましい。

  • 温度変動に強いものである必要がある。
    低温、高温時にも問題なく動作する必要がある。 自己発熱でおかしくなるのは問題外!
    電圧変動吸収用にレギュレーターを入れる場合、放熱をおろそかにすると二次被害の原因になることもある。

ちなみに、このモニタは 5.6インチという手頃な大きさではあるのだが、元々取り付けられていた樹脂製の枠が少々大きめになっている。 もし ダッシュボード上に置きたいと考えられている方は、ちょっと工夫が必要になるかも知れない。

今回は、バックライトインバータが 電圧変動に弱い ことが判明しているため、対策を行っておきたいと 考えている。 さらに、プラスアルファの機能を含め、こんなところでどうだろう?!
  • 電源にレギュレータを入れる。
    定番のレギュレータIC LM2940-12を入れて安定化する。
    映像回路基板を固定するために金属製シャーシーが使われているので、これを利用して放熱させる。

  • バックライトインバータを PWM制御し、明るさ調整ができるようにする。
    8PinのPICマイコンを使って PWM制御を入れる。 さらに、イルミ信号線の加圧を検出して明るさ設定の切り替えができるようにする。

  • 映像入力を2回路切り替え対応にする。
    映像/同期信号切り替えに使われているBA7652で、現在使われていない「入力2」を使えるようにする。

  • バックカメラ自動切り替え回路を追加する。
    上記(3)↑で改造した「入力2」をバックカメラ入力用として使用、バックランプ信号線の加圧を検出して、ギアをバックに入れた際に 入力切り替えができるようにする。

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■ 改造および追加回路の実際・・・


順番は前後するが、手を入れやすいところから 映像処理基板の改造 や、追加回路の作成 を行っていきたいと思う。

3. 映像入力を2回路切り替え対応にする。
この項目は、単独で使用することも可能だ。 簡単な改造で ビデオ入力2 が使えるようになるので、 どんどん活用してやろう。
但し、RGB入力との併用は、切り替えスイッチの接続に工夫が必要なのと、前頁で S-VIDEO入力改造 を行った方は、 掲載している方法だけで応用することはできない ので注意して欲しい。


▲ コンポジットビデオ入力2系統対応接続図


前頁の映像処理基板手書き回路図を見ていただけると判るかと思うが、BA7652の In2は すでに使用可能な状態になっている のが読み取れる。 つまり、カップリングコンデンサ C18と 75Ωの終端抵抗 R31が取り付けられており、その入力側が どこにも接続されていない状態だ。
ここでは左下イメージのように、基板ウラ側にある C18下側のテストポイント用ランドと、CN3の Pin2からリード線を伸ばし、 手近にある CN1に誘導しておいた。 簡単でしょ?!
RGB入力を使わない場合は、これだけの改造で CN5のPin14が L(0V):入力1、H(5V):入力2の切り替えができる。
※CN5のPin14に12Vを加えるとICの定格を超えるので、事前に前頁の「5V内部電源引き出し改造」を行っておく必要がある。


▲ 映像入力2回路対応改造[拡大写真]
▲ バックライトインバータ改造[拡大写真]


2. バックライトインバータを PWM制御し、明るさ調整ができるようにする。
まず最初のステップは準備改造。 映像処理基板内のバックライトインバータに、ON/OFF制御ができるようなポイントを作り出すことにする。
ちなみに、このバックライトインバータにはランプ電流を検出してフィードバック制御するような回路は組み込まれていないのだが、ON/OFF制御するための 回路は組み込まれている。 しかし、その信号線は外部に引き出されておらず、バックライトを遅延点灯させる目的だけで内部的に使われている。 電源投入直後は 乱れた画面が表示される ことがあるのだが、どうやらそれを嫌って ひと呼吸おいてから点灯 するように制御されているという寸法だ。 わざわざそのためにトランジスタが 4石使われているのだが (^^;

このあたりの実験を行うべく、電源電圧を上げたり下げたりして動作を見ていると、画面の明るさは見事に変化する・・・と。 さらに間が悪いことに、 電圧が低い状態から急に上げてやると、この遅延点灯回路が誤動作して 一瞬画面が消える 現象なんかも発生する (^^;
ということで、この遅延点灯回路は 車載にする場合には有害 と思われるため、ばっさりと殺してしまい ON/OFF制御できる信号線のカタチで外部に引き出しておくことにする。

まず、電源投入直後状態を検出している Q10のベース〜エミッタ間をショートしてしまい、その動作を殺す。 右上のイメージ中で、赤色のリード線が その部分だ。 この改造で Q10とQ12が動作しなくなるので、次は抵抗入りトランジスタ Q11のベースからリード線を引き出し、 現在未使用となっているコネクタ CN6の Pin2に接続してやれば OK。 同様に紫色のリード線がその部分になる。
この改造で、Pin2が L(0V):OFF、H(5V):ONの制御が可能になる。 尚、R75(27KΩ)で 12V電源に吊られているため、適当な抵抗を GND間に入れておき、5V以上に電圧が上がらないよう配慮しておきたい。

バックライトインバータ側の準備改造が完了したら、次は外付け回路の作成だ。
先にネタを書いておくと、PWMを行うためのマイコンは 別の企画 で使うために作成したモノの転用だったりする (^^; よって、機能や インターフェースも全く同様なので、詳細については前述のページも併せて参照いただければ幸いだ。
ここでは、5V電源を液晶制御用映像回路電源から得ている (前頁の「5V内部電源引き出し改造」が必須) ことと、改造で取り出した ON/OFF制御用ポイントが、バックライトインバータ側で 12V電源に 抵抗で吊ってあるため、追加回路側で GNDへの抵抗を追加したことなど、小修正のみで対応している。
使用パーツとしては、8Pin PICマイコン PIC12F629と、インターフェースを車載用 12V系に合わせるための個別部品ちょろちょろ・・・ であるが、これだけで PWMによる 8段階の明るさ調整ができ、イルミともう 1系統の予備信号線を加えた 4通りの設定を記憶&自動呼び出しできるようになる。
例によって注意書きだが、回路構成をきちんと調査しないまま 他のバックライトインバータに応用 することは、危険が伴う ので、おやめいただきたいと思う次第だ。


▲ 追加回路基板オモテ面[拡大写真]
▲ 追加回路基板ウラ面[拡大写真]


1. 電源にレギュレータを入れる。
バックライトの明るさ変動を防ぐため、定番のレギュレータIC LM2940-12を入れて安定化する。
この ICは定格が 1Aなので、あらかじめ消費電流を測っておく必要があるが、元々 1Aのヒューズが入っていることからして、全く余裕の状態である。 発熱に関しても、 映像回路基板を固定するために金属製シャーシーが使われているので、ネジ穴を開けて固定するだけで十分放熱できる。

ということで、レギュレータの In/Out端子にコンデンサを入れてそのままコネクタに中継、今回はそれで完結としている。 本来は、電源ラインに載ってくる サージやノイズ除去用の素子を入れてやるべきなのだが、省略ということで (^^;
後述するが、電源用ケーブルの途中に 1Aのヒューズ、イルミ用は 680Ω 1/2Wの抵抗 を短絡保護用としてチューブラ接続しておくことにする。

4. バックカメラ自動切り替え回路を追加する。
先ほど、手順 3で追加した映像入力切り替え機能を、バックカメラ用として使用するための回路を追加する。
このモニタの映像入力切り替え用として使われているデバイス BA7652は、2本の制御線を使用して 3系統の入力と Muteを切り替えできる機能があるが、入力3は すでに RGB入力の同期系統として使われている。 今回は RGB入力を使用しないことにして、1本の制御線のロジックレベルを L(0V):入力1、H(5V):入力2・・・ に 切り替え可能なように改造済みなので、これをこのまま 通常(0V):入力1、バック(12V):入力2・・・ として使用するよう考えている。
したがって、バックランプ点灯〜 で得られる 12Vを 5V系統のロジックレベルにインターフェースするための回路を挿入することにし、色々利便性を考えて 強制的に 通常またはバックに固定する ためのスイッチを追加できるようにしてある。 この端子に、中立位置でOFF となるレバースイッチを接続しておけば、任意のタイミングで切り替えすることが可能となり、中立位置 (またはスイッチ非接続) にしておけば バックギア連動で自動切り替え されるようになる。


▲ バックカメラ自動切り替え&車載対応接続図


さて、ひとまずここまでの回路が追加された接続図を記しておくことにする。
少々外付け部品が増えてしまったが、何れも必要なパーツなので何卒ご了承のほどを。


▲ 追加回路基板別アングルから1[拡大写真]
▲ 追加回路基板別アングルから2[拡大写真]


ということで、基板上に組み上げてみたイメージを別アングルからどうぞ。


▲ 追加回路基板をマウント(全体)[拡大写真]
▲ 追加回路基板をマウント(詳細)[拡大写真]


映像処理基板と接続するためのケーブルにコネクタを圧着し、ユニットとして組み込んだところ。
本来なら ケースもきちんとしたものを用意したい ところではあるが、周囲の無駄なスペースを削ろうとすると 映像処理基板の移設や加工 を考えなくてはならなくなるため、ちょっと悩み中 (^^; まぁ、あまり細かいことは気にせず、市販の適当なケースに この樹脂製の枠を活かした状態で格納 というパターンが最も簡単ではあるが。

最後に、PWMによる明るさ制御が行われている様子を波形で見ていただこう。


▲ 明るさ0 (最小)[拡大波形]
▲ 明るさ6 (最大-1)[拡大波形]


上 2つの波形は、何れもマイコンの出力(上段)、および蛍光管への出力(下段:リード線被覆上の間接計測)を表示している。 左上が最低輝度、右上にあるのが最大−1の波形なのだが、 最低輝度から最大輝度(PWMなしの連続通電)まで、スムーズに調整できていることをご報告しておく。

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■ 資料はこちら・・・



2009/02/15 Yutaka Kyotani (暫定公開)
2009/02/22 Yutaka Kyotani (追記)
2009/03/01 Yutaka Kyotani (追記)

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