アナログ気圧計2号機、ハード完成

　少しずつ進んでいたアナログ気圧計作りもほとんど終わりに近づいていて、残るはソフトの調整くらいになってきました。

　ということで、今回の記事ではハードの解説を行います。

▼アナログ気圧計2号機の外観


　表示部は100円ショップのアナログ時計で、下の透明ケースに電池と駆動回路が入っています。

▼回路図（クリックで別窓に拡大図）

　ＣＰＵはＡＴmega328P、気圧センサーはLPS25Hで I2C で接続しています。電源は電池3本を LDOレギュレーターで 3.3Ｖ に降圧して動かしています。出来るだけ消費電流が少なくなるようにプログラムしているのですが、そのあたりの話は次回のプログラム解説で触れる予定です。

　なお、プログラムはArdunio IDEで Arduino Pro/Pro-mini　(.3.3V/8MHz) として作っています。

▼制御部外観

　電池とプリント基板を秋月のポリカーボネートケースに入れました。ポリカのケースは加工する時に簡単に割れたりしないのでお勧めです。8ピンのDIPアダプタに乗っているのがセンサーの LPS25H でその右は CPUの ATmega328P です。

　ちなみに1号機では頑張って、単三4本用のケースの一つの区画、つまり電池一本分のスペースに回路を押し込みました。今回は流石にそこまでやる根性が無かった、というか部品が増えたのでおとなしくスペースに余裕のあるケースを使いました。　　

▼基板

　ユニバーサル基板（秋月のC基板）をケースにぴったり入る寸法に切って使いました。周辺のネジはスペーサー代わりに付けたもので、固定ネジとして使ってはいません。
　下側の逆U字型の切り欠きは、フタの止めネジを固定するためのスタッドを通すためのニゲです。

▼配線面

　いつものように、GNDは裸のスズメッキ線、電源は赤線、信号は青線で配線しています。

▼後ろから見た様子

　電池の向こうに白く見えているプラビスでフタを固定しています。こうしておかないと、 時計 表示部を持ち上げた時に下の回路が落っこちてしまいます。白いプラビスの向こうに、見辛いですが黒い小さな四角な物体が見えます。これは導電性のスポンジを貼り付けたもので、センサーの遮光用に取り付けました。ちなみに黒ケースを使っていたら、こんな物はいらなかったはずです。

　せっかくなので電源の電流波形を見てみます。

▼電源電流波形

　これは電池のプラス側に入れた1Ωのシャント抵抗の電圧波形で、気圧を測定して時計の針を動かした時の電流波形が記録されています。縦軸の感度は5mVなので1目盛りはそのまま5mAと読み替えることが出来ます。

　全部で約0.45秒かかっていますが、その間で波形が凸凹しているのは時計のパルスモーターを動かしているためです。この写真では7つピークがあるので 7パルス分だけ針を移動させていたことが判ります。波形の凸凹を平均すると約7.5mAくらいの電流が流れていることになります。

　なお、待機時の消費電流は約33μAと極めて小さいのでこの画面では全く見えません。ちなみに、この波形が示すように動作時の消費電流は7.5mAと比較的大きいのですが、10分に1回だけ0.45秒間電流が流れるだけなので、平均すればたった 6μA 程度の消費電流にしかなりません。

　あと、話が長くなりますが、ハイサイドに入れたシャント抵抗の両端電圧観察は、普通の据え置き型のオシロでは回り込みが怖くてやり難いものです。でもアースから浮いた電位で動かせる DSO Shell なら気軽に測定出来るので便利です。買って良かった DSO Shell です。

◆まとめ
　ということで、何とかハード製作まで完了しました。次回の記事ではソフトの解説を行う予定です。

　なお、この記事ではテスト用の電池を使っていますが、本番では新品のアルカリ電池を入れて、本当に3年以上連続で動くか確認する予定です。