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気圧センサーとサーボモーターを使った昇降計の製作は失敗

 気圧センサーのMPL331と、サーボモーターを使って、Arduinoで昇降計を作ろうとしていたのですが、どうも上手くいきそうもありません。ということで、これまでの試作結果を整理しておくことにします。

 ちなみに、昇降計というのは、単位時間当たりの高度の変化を表示する計器で飛行機には欠かせないものです。まあ、私が飛行機を操縦することは絶対に無いですが、自作の気圧高度計と併用すると楽しそうかも、と思った次第です。

 で、まずは試作の回路を作って、

▼回路図
昇降計の仮回路図

▼ブレッドボードに組んで
試作中、全体図

▼昇降計の指針はとりあえず糸はんだ
サーボモーター

 これで後はソフトを書けばOKと思ってやってみたら、次のような問題が発覚。

1.値のバラツキが大きい
 昇降計としては、1m/sくらいの値が測れると具合いが良いです。つまり時速100km/hで4%の勾配を登ると上昇率は1.11m/sになるのでこれくらいの変化を安定して測定出来ることが必要です。

 でも作ってみると、何もしないでも測定毎に0.5mくらいのバラツキが出てしまい、とても1m/sを安定して表示させることは出来そうにありません。もちろん、思いきりアベレージングをかければバラツキは減らせます。例えば100秒間の変化を測定してもし100m上昇していたら、上昇率は1m/sと表示させることは可能です。でもこれでは応答速度が遅すぎて昇降計としては使えません。

 バラツキが大きな本質的な原因は、絶対気圧を測るセンサーを使っていることにありそうです。高さ1mの違いは、気圧では、0,1hPaくらいの差。気圧の絶対値は1000hPaなので、比率では一万分の一の違いにしか過ぎません。こういう微妙な値の違いを相手にしていたのでは、安定した測定はおぼつかないでしょう。

 ということで、事前検討不測というおそまつでした。

 もう一つ問題があって、

2.サーボモーターの消費電流が大きい
 サーボモーターの消費電流が意外と大きくて瞬間的には200mAも食います。この昇降計は電池2本で動かす予定で、サーボやマイコンを動かすために必要な5VはDC/DCコンバーターで昇圧して作るつもりでした。でも200mAとなると安くて小さなDDコンでは対応できなくなるのでコンパクトに作るのが難しくなります。

 ということで、この昇降計作りは中止。もういちど考え直すことにします。

 サーボモーターを使って何か実用的な物を作ってみたいのですが、なかなか簡単にはいかないです。PlotClock作りは面白かったです。でもあれは全部他人の設計をトレースしただけなので、達成感という点ではいまいちでした。

 11月23/24日にMake Faire Tokyo 2014があるので、何かヒントを探しに行ってみたいと思います。
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No title

私はサボモータを使ったことがありませんがデジタルではなく、アナログ回路で、Rを出力に直列に入れ、サボモータ側に大容量のCを並列に付け積分回路みたいな接続にしても、効果は同じでしょうか?

岡目八目さん、今晩は

アドバイスありがとうございます。

そうなんですよね、コンデンサで一時的な電流を支えることが出来れば問題解決です。

でも5Vで200mA流れていると負荷抵抗は25Ω。この負荷で例えば電圧降下0.2V以内にするには、たぶん20000μFくらいの容量は必要になります。

でもそれってすごく大きなコンデンサが必要になるので、単三四本くらいの小さなケースには入らなくなります。

ということで困ってます。
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