| １． | はじめに | |||||||||||||
|
ブラシレスモータを使った電動飛行機の製作（といっても機体はＡＲＦ）を検討しています。 ・モータ Hyperion Z-2209(26Turn) ・アンプ HP-TITAN-20-P ・リポ PQ-XP1200-2S の組合せで考えています。 インターネットで色々調べてみると、ペラの選定では電流測定しながらの選定が必要なようで しかも普通のテスタは内部抵抗が大きすぎて使えないようです。 セメント抵抗を使って両端の電圧を測定してもいいのですが、後々のことを考えるとＲＣエレクトロニクスのワッツアップやアストロのワットメータやハイペリオンのＥＭＥＴＥＲのような電流、電圧、電力を測定できるものが欲しくなります。 そこでＰＩＣを使った簡易ツールを作成しました。 |
||||||||||||||
| ２． | 特徴 | |||||||||||||
|
主な特徴は次のとおりです。 試しにLiPo２セル（満充電ではない）を放電器で放電した時のデータを測定し、エクセルでグラフにしたのがこれです。 測定データは１５分間程度であればｆｌａｓｈメモリに保存できるので、電源を切ってから後でＰＣに転送でき、楽チンです。（＾＾） １）最大測定電流：３０Ａ、最大測定電圧：１６Ｖ ２）電流値、電圧値、タイマのソフトキャリブレーション機能 ３）１６文字２行のＬＣＤ（ＳＣ１６０２ＢＳ）に時間、電流、電圧、電力を表示 ４）測定中の電流、電圧、電力のピーク値を表示可能 ５）ＲＳ−２３２Ｃで測定データをパソコンへ送信可能 ６）ＲＳ−２３２Ｃ用専用ＩＣは使用せず通信Ｉ／Ｆ部はＰＣ側からの電源で駆動 （消費電流節約と部品費用低減のため） ７）データ送信はリアルタイム送信（１秒間隔）と蓄積データ一括送信（約１５分間分まで）が可能 ８）蓄積データは電源を切っても消えない（Flashメモリに保存） ９）電源は被測定電池側から供給（約３ｍＡ消費）されるので専用電池不要 |
||||||||||||||
| ３． | 製作前の検討 | |||||||||||||
１）内部抵抗は０．０１Ω →秋葉で見つけた０．０３Ω３Ｗのセメント抵抗を三個並列で使用する。 ９Ｗとなるので定常状態で３０Ａまで（瞬時ならその数倍まで可能と思う）。 測定分解能は１０ｍＡ程度 ┏━━━━━━━━┓ ┌───○──╂────────╂──○─→ ━┷━ ┃電流測定ツール ┃ アンプへ接続 ┯ ┃ ０．０１Ω ┃ └───○──╂───VVVV───╂──○─→ ┗━━━━━━━━┛ ２）電圧は１６Ｖまで測定可能（測定分解能は１０ｍＶ程度） ３）１６文字ｘ２行表示のＬＣＤ（ＳＣ１６０２ＢＳ）を使用し、電流、電圧、電力を表示する。 ４）測定データはＲＳ−２３２Ｃでパソコンへ送信可能とする。 ５）専用の電源は不要とする（電池側から数ｍＡ頂き動かす・・なるべく省電力設計する） ６）使用するＰＩＣは１０ｂｉｔＡ／Ｄ機能付きのＰＩＣ１６Ｆ８８ |
||||||||||||||
| ４． | 回路 | |||||||||||||
|
回路図はこちらです。（ＨＥＸファイルはこちらから） できるだけシンプルな構成としたつもりです（本来ならオペアンプを使用しアナログ系の電源も別にした方がbetter）。 特徴としては ●ＰＩＣのＡ／Ｄ入力へはサンプルホールド用キャパシタ充電のために規格上１０ＫΩ以下とのことで常時１０ＫΩで接続すると無駄な電流が流れるため、ＦＥＴで必要な時だけ接続するようにスイッチングしています。（電圧測定部分） ●ＰＩＣ１６Ｆ８８のＡ／Ｄ規格は ・Vref+ − Vref- ＞ ２V ・Vref+ ＞ Ｖｄｄ − ２．５Ｖ ですが（他のほとんどのＰＩＣも同様）、新しいＰＩＣは規格外でもそれなりにＡ／Ｄ変換してくれるようです。 そこで ・電流 解像度を０．０５Ａ（ソフトで平均値処理することで実質0.01A程度）とすると 0.01Ω*0.05A*1024=0.512Ｖ ←Vref+ Vref+は５Ｖを39K,3.9K+560Ωで分圧→5*(3.9+0.56)/(39+3.9+0.56)=0.513V 最大電流は0.05*1024=51.2A ・・・しかしセメント抵抗のワット数を超えるので瞬間値 ・電圧 １６Ｖまでとすると１０Ｋ、３３０Ωで分圧 16*0.33/(10+0.33)=0.511V 0.511/1024*(10+0.33)/0.33=0.0156V ←電圧解像度（ソフト処理により実質0.01V程度） 更に20ms毎の測定値を16回分平均を取ることで解像度を上げている（ノイズ対策でもありますが） ●ＲＳ−２３２Ｃインターフェース部 専用ＩＣは使用せずシリアルインターフェースはＰＣ側からの電源で駆動（消費電流節約と部品費用低減のため） ノートＰＣの為、ＵＳＢ→シリアル変換ケーブルを使っていますが、この場合、ＰＣ側からの信号電流が非力なため、コンデンサ（Ｃ４）に蓄積される電圧は＋１２Ｖには至らず４Ｖ程度でした。それでも通信はできています。（トランジスタＱ２のコレクタへの給電は内部５Ｖ電源を使った方がましですが、５Ｖ側から電流供給するのは勿体無いのでこのままにしている） ●ＬＣＤとの接続部 ＬＣＤ側の未使用の下位４ビットは色々調べた結果、グランドには落とさず、未接続にしておく方が良いみたいです（タイムリーというか・・９月号のトランジスタ技術にも同様のことが書いてあった）。その後発見したここに詳細にまとめられていました。 ※：使用しているトランジスタ及びＦＥＴはたまたま手元にあったものを使っているので他の型番の物でも代用可能（但し、ＦＥＴがスイッチング用のものを使用）。 |
||||||||||||||
| ５． | 外観 | |||||||||||||
|
放熱効果を考慮し、アルミケースを使いました。大きな穴あけ作業を効率的に行うためにハンドニブラを購入。 基板固定用のポストはケース側には瞬間接着剤で固定（かなりの強度有り）しましたが、ケースが歪むくらいの不測の力が加わってしまった時に火花が飛ぶのも嫌なので一本だけはネジ止めにしています。
|
||||||||||||||
| ６． | 使用方法 | |||||||||||||
|
){kind=link}
){kind=link}
){kind=link}
){kind=link}
){kind=link}