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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
アナログ表示の気圧計

 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)
アナログ気圧計の回路図
 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
アナログ気圧計の制御部
 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
アナログ気圧計(LPS25H)の基板
 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
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
アナログ気圧計の背面
 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
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。
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No title

1年前にブログを拝見し、すぐに2台作製いたしました。その際の気圧センサーはMPL115A2は、an absolute pressure sensor でしたので、気圧のイニシャル値を1013hPaとして、指示針を1013hPaに合わせてから電源ONとするシーケンスを採用しましたが、MPL115A2の Accuracy が ±10 hPa と悪く、結果、個体毎に イニシャル値を 1013±10 hPa の範囲で、iPhone6の気圧値を基準に設定する必要がありました。今回の気圧センサーはLPS25Hは精度±0.2hpa(25℃)とかなり高いので、イニシャル値の調整が必要なくなり、初期調整不要という点でも優れていると思っております。

Somdayさん、おはようございます

コメントありがとうございます。(同じ内容を拍手コメントで頂いていますが、あっちはお返事を返す手段がありませんでした)

2台同じ物を作られたので、センサーの誤差がはっきりと現れたということなんでしょうね。

気圧の測定精度(絶対精度)についてはいろいろな要因で変わってくるので、どうなるか私には予想がつきません。ただMPL25Hの方がバラツキは小さそうです。

センサーによる気圧の測定結果をどう扱うかについて、以前の記事も含めて少し不明確だった気がしています。そのあたりは次のソフト解説の記事でちょっと説明しようと思っています。

素晴らしい

こんばんは。
すごく高機能なものに進化しましたね。至れり尽くせりです。
私も、もう一台作って見たくなりました。
気圧計ic LPS331APが余っているのですが、スケッチを簡単に変更できるのかちょっと心配。格闘してみます。
この間、マンガン電池に交換したと書きましたが、初期電圧がすごく高いんですね、交換当時は暴走して正しく表示出来ませんでした。いまは、だましだまし針調整していたら、落ち着いて正確に表示されています。

今度は、ダイソーの時計の中身だけ使って、写真立てみたいなのに入れて、ちょっとおしゃれ高級にしてみたい。

re:素晴らしい

hiroさんおはようございます

LPS331とLPS25Hはプログラムから見ると似た構造になっている部分が多かったと思うので、移植は何とかなりそうな気がします。

そうですね、かっこいい文字盤の気圧計、作ってみたいと思ってます。

LPS331AP出来ました。

こんばんは。LPS331APバージョン完成しました。外見はまだですけど。
スケッチは何も悩むこと無くコピー・ペーストで簡単に移植できました。凄い高精度な気圧計になりました。
ラジオペンチさんのスケッチは注釈がとてもわかり易いので本当に助かります。
ただ、パルスのセッテイングが上手くいかなくてderayを多めに取っています。
スケッチに「 順回転パルス間隔(us) 限界は 25000」などと限界と書いてありますが、それ以上だと問題でもあるのですか?

いろいろ考えた末の3端子レギュレータだと思いますが、私にとっては一番いい方法だと思います。
電圧を見てパルス幅など変える方法は、信用性が薄く終始一定の電圧での安定性にはかなわないと思います。
後は、側を作ってどの位電池が持つか楽しみです。

re:LPS331AP出来ました。

hiroさん、おはようございます。

お、プログラムがそのままで動きましたか。良い情報ありがとうございます。

「順回転パルス間隔(us) 限界は 25000」などのコメントは自分用の覚え書きです。時計のムーブメントが違えばこの値は変わってくるので気にしないで結構です。

電池電圧を測定して駆動パルスを調整する方法は、プログラムの工夫だけで性能が良くなるのでなかなかうまい手だと思います。今回は出番が無かったですが。

あと、以前お尋ねのあった日の出、日の入り時刻計算ですが。プログラムがほぼ出来ています。ちゃんと検証したら記事で紹介する予定です。
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