電圧・電流・電力計と電子負荷装置をつなげて監視システムを作った

以前やっていたプロジェクト？、また引張り出して来ました。

「電圧・電流・電力計にシリアル出力をつける BUG-Fix(V2.2)と5Vレギュレータ追加とシャント抵抗が壊れた話」とか「電子負荷装置」というのを作ったのですが、バッテリーとかの放電特性を見てみたいな、と思ってこの2つをつなげました。良いシャーシがなかったので、そこらに転がっていた木の板にビス止めして配線しました。

　バッテリーの放電特性を見るのには、最終放電電圧以下まで放電させると大きなダメージがあると聞いているので、自動的に最終放電電圧になったら負荷を開放するような機能が必要だな、ということで、無人？でも計測ができるように機能を追加しました。

　前出の記事からの改良点は以下の部分。

• 電圧・電流・電力計側は、シリアル信号受信で開放信号を出力する機能と、動作用の電源を計測側から切り離して、計測電圧に依存しないようにした（USBシリアルからの５Vで動作するようにしました）
• 電子負荷装置側は、上記を受けて負荷を開放する機能

Log dataはUSB-シリアル通信で、パソコン側で取ることにして、簡単お手軽にやるためにYAT(Yet Another Terminal)というアプリで、負荷開放の制御までやれるようにしました。YATでは、パターンを受信したらXXする、というような簡単な制御ができます。今回は、パターンを受信したら、負荷開放用のコマンドをシリアル通信で送る、という制御です。

上の写真は、LCDを外した基板で、上からの線がUSB-シリアル通信ケーブルで、赤が５V電源（PIC kit3のICEのpin2で電源を供給）残りは、Send-Data、Recieve-Data、GNDです。基板上部のタクトスイッチは、PICのMCLRをGNDに落とすスイッチ、赤のLEDは点灯で計測中、右の緑のLEDは、今回追加した電子負荷装置への制御で、負荷ON時に点灯です。右端の茶色のケーブルで電子負荷に渡っています。

回路的には、シリアルで受信した制御信号（受信キャラクタを識別）をPICから外部に出力するレベル信号とそれのモニタ用に緑のLEDを追加しています。

PICのソフトは、v3.1となっていて、シリアル受信した制御信号をみて、該当キャラクタを受信したらレベル出力を制御する、という部分を追加しました。面倒なので、１キャラクタのみ判断で、Nで電子負荷ON、Fで電子負荷OFFとしましたが、現状動作的には、ON、OF、でも間に合うようです。（NとF以外は捨てている）

上記の写真は見た目は以前作った電子負荷装置とあまり変わりませんが、余っていたOPEampの片側を使って、負荷OFFの制御機能を追加してあります。抵抗も何本か追加してあります。

これは、YATの画面です。上記で、"Trigger Pattern"に今回は、”^1, 115"と設定します。これは、「電子負荷ONで、115xx mVになったら」、という条件となります。条件は.NETでの正規表現で書けるようです。今回は「^」（先頭からという意味）をつけてあります。（YATのTrigger Actionでは色々と細かいことができそうなのですが、マニュアルが無い状態なので、Try&Errorでやってみました。送受それぞれで設定できるようです。）

受信データの緑文字の部分は、受信時刻と、受信間隔で、YATが付与しています。（およそ200msec、秒5サンプル、という感じです）

紫文字の次の一桁目の"1"は、電子負荷制御がON（"0"はOFF）を表していて、次の6桁（空白を含めて）は電圧（ｍV）、コンマを挟んで次の6桁は電流（ｍA）を表示しています。電力は、単に掛け算なので、受信側でもできるのであえて出力していません。

上記だと、電子負荷が「１」でON、電圧が12000mVから徐々に電圧が減ってきて、115xxmVになったあとで、青文字で「F」が送出され、次で先頭が「0」で、電子負荷がOFFになった、ということになります。

今回のデータは、電源装置からの電源印加なので電子負荷OFFであまり電圧が上がっていませんが、バッテリーだと負荷が開放されると電圧が上がるのではと思います。実際のでーたはまた別途取ってみます。

はい、気が付いたかもしれませんが、電圧が急に下がって、秒5サンプルでも設定電圧（上記だと11.5V代）がサンプルされないとこのシステムでは電子負荷を開放することができません、、、。ですのでこのシステムではあまり細かい条件にするとそのようなことがあるので、お気をつけください＊。

最終的な回路とソフトは次で。

*:Python/Ubuntu/WSL2/Windows11でアプリを書こうと思っていたのですが、Serialが思うようにattachできなかったので、とりあえずこれで。

マーキングゲージ 作ってみた

先日百均をふらついていたら、いま工具箱に入っているスケールがプラスチックで目盛りも削れてきて見にくかったのを思い出して、ステンレスのスケールを買ってみました。15cmのもの30cmのものがありましたが、大は小を兼ねるとかで、30cmのものを購入。

後日、何気にYoutubeを見ていたら、それを知ってか知らずかマーキングゲージなるものの自作動画をYoutube君が出してくれて、ほぉ、と。

マーキングゲージとは、工作するときに角からXXcmとかに鉛筆とかで線を引くときに使う治具で、対象物の隅に引っ掛けて所望の長さのところにマークするものです。上の写真だと、端から23cmのところにマーキングします。（0cm側のところに鉛筆とかでマーキングするものです）

確かに、直角出すのにも使えるし、XXcm幅の線を引くのにも使えるので、せっかく買ったスケールを有効利用できるな、じゃ、作ってみましょうかと今朝から工作を開始。

材料は、全て手元にあったもので、5mmのアクリル板くらいであとはビス、スペーサとしてスケールの厚さに合わせるためのクレジットカードのいらないやつくらいです。

すべて現場合わせ？でテキトーに作りましたが、とりあえず思ったようなものにはなったようです。

アクリルの板をテキトーな大きさに切って（アクリルカッターというやつで切りました）、ノギスでスケールの厚みを測ってスペーサで調整し、ネジ止め。

こんな感じになりました。頭の赤いビスは、スケールが動かないように押さえるネジです。長さを決めたらこのビスで動かないように止めます（指で回るくらいの軽さです）

一番面倒だったのは、スケールに対して直角を出す事。結局最後は、A4くらいの本（雑誌とか）を持ってきて、長辺がスケールに合うように調整しました。なかなか良い感じに調整できました。スペーサを直角に仮固定するのに、紫外線硬化樹脂をちょっと垂らして、場所ぎめをして、クランプで止めておひさまの下に30分ほど。（こういう時に紫外線硬化樹脂は良いです）

最後は、お尻（数字が大きい方）でスペーサの間隔（スケールの幅）を合わせたのですが、頭（数字の小さい方）を通そうとするときつくて動かないという、まさかのスケールの幅が頭とお尻の方で違う（頭:25.43mm/お尻:25.28mm）ということがわかって、仕方ないので、ヤスリでスケールの方を削りました、、。（百均なのでそんなもんでしょう。仕方ないです、、）

ということで、ケースを作ったり、木材を切ったりするときに使える治具を作りましたというお話でした。

調温ハンダこて購入のその後

　調温ハンダこて購入(908S)というのを以前に書いて、順調に使っていたのですが、昨日さて、使おうと思ったら温まらない。おかしいと思ってLCDを見ると「OP」の文字。電源を切って再度投入してみると、設定温度が表示され、℃の点滅（設定温度になると点滅→点灯（つきっぱなし））がするが数秒するとやはり「OP」を表示して温まらない。

　WEBで調べてみると、記載を発見。どうやら、ハンダこての制御部がヒータがOpen状態に見える（要は断線）と認識しているようです。対処法に、ヒータを取り換える、接点が酸化していないかどうか調べる、というくだりがあったので、ヒータを外して、ヒータの抵抗値を計測したらそれなりにあった（抵抗値無限大（切断）ではない）ので、ヒータのリードをやすりでこすってからもとに戻したところ、正常に動くようになりました。

　ヒータの取り外しは、ヒータのカバーを外し（Tipを外してさらにもう一段スクリューを回して外す）、単に抜ける方向（ハンダのチップが被さっている方向）に引けば抜けます。何も固定されていません。

　めでたしめでたし。

机上照明

　ノートパソコンの周りだけを照らしてくれる照明が欲しくなったので、ありあわせの部材で調光LED照明を作りました。

　OpeAMPでLEDを流れる電流を電圧にして、設定電圧と比較して、設定電圧になるようにFETを制御する簡単な回路です。はじめ、古いOpeAMP(LM307)で作ってハマりました、、。LEDを流れる電流を電圧にして、ということで、あまりでかい抵抗を入れるとそれだけで負荷になるので、なるべく小さい値にしたい、→測定値はゼロVに近くなる。古いOpeAMPは両電源(プラス・マイナス)が前提のようで、これを片電源で使用した時の0V辺りは動作不定になり、分けのわからない動作をしてくれました。確かに後からdatasheetを見るとそんなグラフです。LM358に載せ替えたら所望の動作をしてくれました。新しいOpeAMPははじめから片電源を前提に作ってあるのですね。

　LM358は以前作った電子負荷装置で実績はあるんですが、古いOpeAMPを使いきってしまいたくてハマりました、、しょうもないですが勉強になります(なんの勉強になるのかよくわかりませんが、、)。

　電流検出用の抵抗は、電圧・電流測定の時に使ったステンレス線抵抗?を(適当に切って)使いました。多分、0.1～0.2Ωくらいの抵抗になっているようです。どうせ、OpeAMPで比較して使うだけなので、テキトーです。

　 LEDは1Wのものがあったので使いましたが、だめだろうな、と思ってやってはいけないパラ接続したら、それなりに動いたので、そのままにしました。ノートパソコンのところで使いたかったので、新たに電源を用意するのも面倒なので5V(USB)で動かしたかったのもあります。

　とりあえず、VRで調光もできますが、まぁ、固定値での使用になると思います。現在は、洋服をかけるハンガーを伸ばしてノートPCの下に挟んで半固定?して使ってみていますが、そのうちまたなにか考えないといけないです。

GWのお遊びでした。

2021/5/7 電源SW追加と、抵抗を追加して、電流調整範囲を大きくしました。

車載AudioのAUX入力の増設(Bluetooth module追加) 2021/5/22追記

　写真はあまり代わり映えはしませんが、Bluetooth moduleを付けました。ベースの基板の上で緑のLED(AUXモード表示)、青いLED(Bluetoothの状態表示)がmoduleの上で光っています。

　Bluetoothの受信モジュールは、MH-M18という型番のSUNRONという会社のもので、もちろん大陸から購入しました。200円送料込みでお釣りが来ます。今回は、3週間ほどかかりました。percel trackingで見ていたのですが、途中で1週間ほど放置。その後行方不明状態でしたが突然届きました。

　このモジュールの説明はここにあります。使い方はとても簡単で、VCCに+5V、GND、L、Rが基本で、出力端子としてMUTE、入力端子としてKEY(特定の抵抗値を与えると、多分?スマホ本体へPLAYやらSTOPなどの信号が送れる)だけです。KEYはイヤホンとかを接続する時に、リモートでコントロールするためのものだと思われます。

　今回使ったのは、電源と音声出力2本の合計4本のみ。

　あとは、特に何もすることなく、スマホからBluetoothデバイスを検索して、それらしい名称をタップすれば簡単に接続できます。

　接続時、切断時には、かわいい?音も聞こえます。一旦スマホでBluetooth接続しておけば、乗車すると自動で接続してくれるので、いい感じです。

　OpeAMPの増幅倍率調整なのですが、ちょっと低いようだったので、本体のラジオの音量と合わせようといくつか変えながらやってみましたが、音は割れはしませんがなんかサチっちゃっているような感じで抵抗値を上げても音量はそんなに変化させられませんでした。宿題です。

　ということで、回路図も何もありませんが、取り付けた基板の写真です。

Bluetooth moduleと基板の間は、両面接着テープで貼り付けてありますが、写真と撮ったあと、車載なので高温で溶けて外れてしまいそうな気がしましたので、電線で止めました(上の写真を見るとそれが見えます)。

　実際、FM放送とRadikoを聴き比べると、Radikoのほうがダイナミックレンジが広いような気がしましたが、でもFM放送は15kHz、Radikoは15.5kHz+HE-AACでそれぞれ切られているようなので、帯域的にはほぼ一緒なはず。途中のAMPとかの帯域もあるので、よくわかりません。ちなみに、AM放送は帯域が7kHzだったと思うので、RadikoやAM放送のFM補完放送のほうが音は良いはずですね。

　お決まりですが、本記事は自分の備忘録です。なんの動作保証もしませんし、接続先の装置、システム等への影響、故障などを起こさせる可能性もあります。もし万が一これを見てやってみる方は、すべて自己責任でお願いいたします。

2021/5/22追記:

　使っていると、エンジンを掛けないでスマホをつないで使ってた場合、エンジンをかけるとACCの電源が一度切れるので、初期設定から始まりモードがMain_OFFになってしまって面倒だったので、起動時にRadio_onがセンスできなければMain_AUXに遷移するようにソフトを修正。

　これによりRadioをOFFにしてあった場合(Main_OFF)も、再起動でMain_AUXに遷移してしまうが、音が出るわけでもないし、時計も見えるので、実害はないです。ラジオを聞きたければ、電源ボタンを2度押しすれば良いです。