ちょっとTea Time!? 電圧&電流計を仕上げる!(INA226,7SEG)  2023.1.17

ここまでの検討はこちら.

 7SEG-LEDの表示器も動くようになって、電流センサ(INA226)との接続ができましたが、使えるようにするには
 電流値の表示に誤差が残っているので、校正が必要です. 一番簡単なのは、プログラムの中に校正値(補正係数)
 を入れ込むことですが、そうした場合には新しく作った場合や、シャント抵抗の値を変更した場合には常にプログラムを
 修正する必要があります. プログラムって、作った暫くは中身を覚えていますが、1年も経つとなにをしているのか
 さっぱり忘れてしまうのですよね〜. そのためどこを修正していいんか判らなくなってしまいます.
 まあ、歳というのもありますが、プログラムの中に碌に注釈を入れないのも原因でしょう.

 で、.あとあと応用が効くように外部スイッチで補正ができるようにしておきました.

 
 校正が可能な様にスイッチを取り付けました.

最初は補正値が設定できるようにしようかと思いましたが、それではシャント抵抗の変更に対応できないので、
今回はシャント抵抗値を入力できるようにしました. スイッチを押すとシャント抵抗値の設定画面に変更です.
スイッチを押して、抵抗値を上げたり下げたり出来る様にしています. スイッチを長押しすると、どんどん加速して
値が変るようにしていて、 設定範囲は1.00mΩ〜9.99999Ωまでで、分解能は0.01mΩです.


シャント抵抗値を入力出来るようにプログラムを改造しました. これで、汎用性が高まりました.

これでソフトは完成

これにてソフトは完成です.

補正を加えることで、手持ちのテスターと電流値が同じになりました.

使える形に仕上げましょう!

さて、動かすところまでは出来ましたが、最終的に使えるような形にしておかなくてはこれからの実用はできません.
そこで、正負の両電源での電圧&電流も測定できるようなものに仕上げます.

まずは回路図を書いてみます. 正負両方での測定を行うため独立した回路が2つあるのと同じです.
負側の測定回路はV-がみかけのGNDになります.

回路図です.簡単ですね.

5V電源にはDCDCを使用
 INA226ならびに7SEG-DISPの動作には5V電源が必要です. 簡単には3端子レギュレータを使うことですが、
7SEG-DISPの消費電流がおよそ150mA程度あるので、発熱が大きくなります. 電源入力は36Vまで使えますが、
その電圧だとレギュレータでの損失が4.7Wにも達するので小さな放熱板ではまったくの容量不足になります.

そこで、今回は部品箱の肥やしになっている非絶縁型の降圧DCDCを使います. これ激安品です.
1個100円もしないので、なにかと便利と思ってついため込んでしまいます(笑.
ただ、このままだと背が高いので、部品をすこし入れ替えます.


5Vの電源には降圧DCDCを使います. 激安品です.


部品を取り替えました. コンデンサの耐圧も必要な分に下げています.
入力側は50V、出力側は10V品をつかいました.
VRは秋月の福袋に入っていたものだったかな?
予め出力電圧を5Vに設定しておきます.


オリジナルは入力側100V、出力側35Vのものが使われています.
VRはあの有名なメーカ品のそっくりさんです.


必要な部品が揃いました

INA226はDIGIKEYで購入したものを無理やり変換基板に搭載したものを使います.
シャント抵抗は10mΩ1%品です.これは秋月で購入したものです.
ベースとなる基板はすこし大きな基板から切り出しました.

まずは部品が揃いました.

一気に組み立て
部品は7SEG基板の部品と干渉しないように配置です. 配置が決まればワイヤリングペンで配線です.
裏面には配線が出ないようにしています.

部品が偏って配置されているのは、7EG基板の半田面に実装された部品との干渉を避けるためです.




このあたりは見えるところではないので、完全なやっつけ仕事です.

完成!

ベース基板と7SEG基板とは10mm高さのスペーサで接続です. 基板間の配線もワイヤリングペンをつかっています.
余分な配線ははみ出ないように基板間に押し込んでいます.

入出力のバナナ(入側)とワニ口(出側)を取り付けて完成です.


裏面の養生には、その名の通り養生テープを張っています.

校正!
 完成後にテスターと並べて電流値が一致するように校正です. 校正のためのスイッチは勿体ないので省略です
適当に配線の切れ端でチョイチョイと触りながらスイッチの代わりをしています.

校正も完了です.

意外と低い電圧まで使えるようです.

この基板はおよそOPアンプやパワーアンプの電源用と思っているので、使う電圧はすくなくとも5V以上になりますが、
INA226は最低2.7V、PICも1.8Vまで動作するので、どこまで下げられるか試してみました.

結果は2.5V程度も動作するようですが、一番のネックはLEDの明るさです.3Vを下回ると一気に暗くなります.
机上のスタンドライトを点灯したら、もう判らないです. 最低でも3V以上でないと厳しい感じですが、
まあそこまで下げることもないでしょう. 割と低い電圧でも動作するこが確認できたのは収穫です.

2.5Vくらいでも動作しますが、もう暗くてぎりぎりです.


3Vくらいになると、見えやすくなります. 

さて、これで7SEGとINA226が使える形になりました. ちょとだけ部品箱の肥やしが軽くなりました(笑.


プレゼント企画準備中です

この7SEG基板は、自身で使うとしても今後数枚程度です. それに7SEGーLEDも貰い物でもあるので、
このまま肥やしにするのも、忍びないので基板+7SEG-LEDについては超久しぶりですが、
プレゼント企画を行う予定です. PICのプログラムが書ける方しかつかい道がないかもしれませんが、
作ったバイナリーも公開しますので、少なくともPICライターがあれば使えるかと思います.
もちろんPICでなくても、7SEGのダイナミック点灯の配線部分だけでも基板を使えば便利でしょう.

まあ、今のご時世ですから7SEGーLEDなんか使うよりLCDをつかった方が便利ですが(汗.


この内容でプレゼント企画を行う予定です.

(つづく?)