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アナログ表示の気圧計が不調になったので原因を調査

◆まえがき
4年くらい前に作ったアナログ表示の気圧計が、高い値を示すようになってきたので原因を調べてみました。おかしくなったのは12月頃からで、針の位置を修正しても数日経つと少し高い値を表示するようになってしまいました。
参考:この気圧計は、アナログ気圧計(LPS25H)のカテゴリに記事をまとめています。

・気圧計の外観
自作気圧計
単三電池3本で動いていて、電池交換無しで3年動くことが目標だったのですが、無事その目標をクリアして記録更新中でした。

◆電池電圧の推移
dennchidennatsu推移
まずは電池電圧を確認してみました。過去の測定結果と合わせると上のグラフのようになります。

電池としてはそろそろ空になりそうな電圧です。でも本体の回路は3.3VのLDOなシリーズレギュレーターを通して動かしているので、まだ影響が出るには早すぎる感じです。ちなみにCPUで電池電圧を監視していて、設定値以下でLow Battery アラームを表示して停止するプログラムになっています。

気圧計の針を駆動する際に少し大きな電流(約10mA)が流れるのですが、オシロで見てもその時の電圧低下は0.1Vくらいだったので、問題になりそうな値ではありません。つまり電池にまだ問題は無さそうです。

そうなると、怪しいのは針を動かすパルスモーターの脱調です。この指針は時計のムーブメントを使って動かしているのですが、、正転(CW方向)は本来の動きの方向なので問題は起き難いと思いますが、逆転(CCW方向)は駆動パルスをいじって無理やり反対方向へ動かしているのでマージンが少ないので、うまく駆動出来なくなった可能性が高そうです。CCW方向への駆動が失敗すると、針はCW方向へズレることになり、不具合の現象と合っています。

・気圧計の内部
内部
以上述べたように、パルスモーターの駆動条件のズレが怪しくなったのですが、良い機会なの気圧センサーの測定値を確認してみました。

測定結果はシリアルに流しているので簡単に確認出来ます。

・センサーの測定値
測定値
ふらついていますが、この時の測定結果は1009.16hPaです。なお値は海面気圧に換算した値です。

・気象庁の値
気象台の値
同じ時刻の気象庁の値は1012.0hPaでした。つまり誤差が、-2.84hPaあることになります。この気圧計を立ち上げた時の誤差は1hPa以内だったので、約5年間の経時変化でオフセットが大きくなった感じです。

センサーの測定結果にはこのようなオフセットが発生していました。しかし、最終的な表示はアナログの指針で行っているので、たとえオフセット量が変化したとしても、針の位置の調整でキャンセル出来るので今回のような問題の原因にはならないはずです。

◆まとめと今後の対応
とりあえず状況は把握出来ました。時計のパルスモーターを逆転させるための駆動条件が狂ってきたようです。原因としては、パルスモーターのローター磁石の減磁や単純にメカニカルな抵抗の増加が考えられますが本当のところは判りません。何しろ元は100円ショップの時計なので何年も使えることを期待する方が間違いなのかも知れません。

対策としては、最適な駆動パルスを再設定してやるしか無さそうです。まとまった時間が取れる時にやって見たいと思います。

この気圧計は電池交換無しで3年以上動くことが目標だったのですが、既にその目標は達成して記録更新中でした。そろそろ電池がやばくなる頃かと思っていたら、電池より先に本体の方がダメになってしまったようです。なかなか思い通りには行かないもので、これがモノ作りの難しさなんでしょう。というか、趣味でやってるからこんな呑気なことを言ってられますが、これが仕事だったら真っ青の事態です。
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電圧

こんばんはです
2017.6.7開始で2020.5.6の書き込んだ電圧が4.282Vで先程測ったら
4.053Vでした。まだまだ当分動きそうです。

二酸化炭素濃度計の方は、メーターのプリントも終わってほとんど出来ているのですが、肝心のアナログ針が上手く行っていません。逆転のパラメーターと格闘中です

re:電圧

Hiroさん、おはようございます。
そちらの気圧計は正常動作しているみたいでなによりです。

CO2濃度計ですが、サイズの大きい時計は逆転させる条件がシビアになるみたいですね、私も苦労しました。
あと時計が大きくなると動作音もそれなりに大きくなるので、静かな場所に置くと気になるかもです。

時計の回転不調改善にはシリコーンスプレーが効果有り

百均で購入したカチカチ音がしないアナログ時計300円(税抜き)が一年くらいで遅れが大きくなって来た時に、時計ユニットの隙間からKURE シリコンルブスプレーを吹き付けると非常に快適に動くようになりました。

電子回路にシリコーンはご法度と言われますが、この時計は壊れてもいいという気持ちでたっぷり吹き付けました。
半年たちますが時間の狂いも無く快適に動いています。

原因報告をお持ちしてます。

不調の原因、なんなんでしょね。
結果、楽しみにしています。

確かに、メカの動きスムーズにするのにシリコンスプレーが役立ちます。
なんでもかんでも「CRC556」をぶっかける人がいるんですが、「それはアカン!」っと止めさせます。

モノタロウのパーツクリーナー、これもなんやかんやと便利です。

re:時計の回転不調改善にはシリコーンスプレーが効果有り

mytoshiさん、情報ありがとうございます。
そうですね、メカ的な原因だったらシリコンスプレーも良いかも知れませんね。

あと、300円でカチカチ音がしない、つまり連続運針の時計が売られているとは知りませんでした。面白そうだから今度買ってみます。

re:原因報告をお持ちしてます

居酒屋ガレージ店主(JH3DBO) さんどうも。

厄介なのは常に不具合が出るわけではない点で、歯車が噛み合った位置によって駄目なことがありそうです。

駆動パルスの幅を振って、正常動作する範囲を再確認する作業をするのが一番確実なので、そのうちやってみようかと思ってます。
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