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アナログ気圧計2号機、仕様検討

 3年前に作ったアナログ表示の気圧計がそろそろ 2回目の電池交換の時期を迎えます。

▼アナログ気圧計
アナログ気圧計一号機
 これを作ったのは2014年の1月で、最初の電池交換は2015年11月でした。新しい電池を入れると1年10ケ月は動くみたいなので、次の電池交換は今年の9月頃になると思います。

 ちなみに同じ物を作られたhiroさんから頂いたコメントによると、hiroさんとこでは3年弱動いたようです。hiroさんの気圧計はステップモーターの電流制限抵抗を低めに設定しているということで、うちより長い期間動くようです。

 話を戻します。うちの気圧計ですが、このまま何も改善対策をやらないまま 2回目の電池交換の時期を迎えるのは、ちょっと寂しい気がします。 それで、いったんは1号機を改造しようかと思ったのですが、手間はたいして変わらないのでもっと電池が長持ちするように改良した 2号機を作ることに決めました。

 1号機の経験を踏まえ、2号機には次のような機能を入れたいと思います。

1) 電池電圧に応じて時計の駆動パルスを調整
 電池電圧を測定し、電池のへたり具合に応じてスッテッピングモーターの駆動パルスを調整する機能を入れたいと思います。これまでは電池電圧が 4.1V くらいまで下がると動作がおかしくなってしまいましたが、この機能を入れれば 3.3V くらいまでは正常に動かすことが可能になるはずです。なお電源は単三電池 3本使用しています。つまり開始時の電源電圧は約 4.5V です。

2) 電池が空になった場合の表示
 これまでは、電池が減るとパルスモーターが脱調して変な値を表示していました。これでは測定器としてまずいので、電池が空になった場合は、何らかの表示を行って安全に停止させるようにしたいと思います。

3) 気圧センサーは MPL25H を使用
 1号機に使った気圧センサーの MPL115A2 は、もう秋月で手に入らなくなっているので、現在入手可能な MPL25H に変更します。

 これ以外に、CPUの消費電力を出来るだけ減らすためにクロックダウンなども行いたいと思います。こういう対策を行うことで、2号機は電池寿命3年以上を目指します。たぶんこれ以上省エネ化しても、電池の寿命の方が怪しくなるはずです。

 ということで方針は決めましたが、まずは表示に使う時計のメカが必要です。ということで、ダイソーに行って気圧計に改造しやすそうな物を買ってきました。

▼ダイソーのアナログ時計
二号機用の時計
 気圧計は丸形の方がしっくりくると思うので、今回はこれでいくことにします。ダイソーの商品名は、置き時計(VOLEVA) 285でした。ちなみに、これは目覚まし機能が無いものですが、この機能が無いと、歯車などの部品が少し減るので改造作業がちょっと楽になります。

▼ムーブメントを分解
ムーブメント

▼コイルに配線
コイルから線を引き出す
 ステッピングモーターのコイルを外部から駆動出来るように線を引き出します。時計の回路とつながったままで回り込みが発生してしまうので、基板のパターンを一か所切断しておきます。

▼歯車などを元の位置に戻して
改造完了
 フタを締めればムーブメントの改造は完了です。

▼外部パルス駆動の実験中
時計の駆動実験中
 Arduino UNO を使って時計のモーターの駆動条件を調べているところです。ステッピングモーターのローターの磁石の直径が大きかったので高速駆動は難しいかと思ったのですが、とりあえず10倍速くらいで正転/逆転できるようになりました。

 電源電圧 5V の駆動条件はほぼ決まったので、次は 3.3V の駆動条件の調査に移ります。そのためには Arduino UNO は使えないので他のボードを用意しないといけません。さて、どうするか。

 ということで作る過程を楽しみながら少しずつ進めていく予定です。たぶん途中で別の話題の記事が入ると思いますが、完成まで気長にお待ちください。
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