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100円ショップの万歩計で積算電流計を作る(製作編)

 百円ショップの万歩計を改造して直流積算電流計を作る話の続編です。試作編でブレッドボード上に作って以来、1ケ月以上そのまま動作させていたのですが、ようやく基板にすることができました。

おさらいを兼ねて、
▼使ったのはこれ、ダイソーの万歩計(歩数計)
20100620R0019123.jpg

▼万歩計の接点から線を出す
20100620R0019114.jpg
 下側の重りのある方がプラスです。配線したら重りが動かないようにテープで固定しておきます。

▼基板の回路図(クリックで拡大)
20100620circuit.gif
 この回路で電流に応じたパルスを発生させ、万歩計にカウントさせます。詳しい動作説明は試作編に書いたのでここでは省略します。チャージコントローラ(CM04-2.1)はPWMで電流制御しており強烈なノイズが入ってきます。このため回路が誤動作したので、入力のフィルタは強めにかけてあります。
 感度は入り口のオペアンプの設定でどうにでもなりますが、測定範囲の上限は万歩計が計数できる最大速度で決まり、MAX.毎秒2カウント程度。下限は積分回路が正常に動作できる限界で決まり,2分で1カウントくらい、つまり1時間で30カウント以下(私の例では3.0mAH)は積算できません。
 もっと良いアンプを使えば下限は下げられると思いますが、ソーラパネルの定格電流300mAの1/100まで測れているので、これで良しとしています。

▼充電コントローラ(CM04-2.1)との接続図
ブロック図
 0.5Ωのシャント抵抗で充電電流を測定しています。夜になるとバッテリーからチャージコントローラに向けて3mAくらい電流が逆流するので、Vsが僅かにマイナス(-1.5mV)になります。入力の電解コンが心配ですが、まあごく僅かな電圧なので大丈夫と思います。あまり自信はありません。

▼完成した基板
20100620R0019119.jpg
 手前の青い部品は積分用のフィルムコンデンサーです。これ以外には特別な部品は使っていません。

▼バッテリーケース
20100620R0019124.jpg
 ということで、ソーラーパネルからの発電量を記録する回路が完成しました。夜帰ってくると、その日の充電量が表示されていて面白いです。
 基板を小さなタッパー容器に入れて、LEDが見えるようにしました。360をLEDの点滅周期(秒)で割れば、現在の充電電流を知ることができて便利です。ちなみに、タキメータ付きの腕時計ならこの計算すら不要です。

最後に、
 5ケタの10進カウンターをバラの部品で作ろうとするとかなり手間がかかりますが、この部分が100円で済むのは大助かりです。
 私は太陽電池の充電量のモニターとして使っていますが、簡単なバッテリーカーやソーラーカーのエネルギー収支の測定や表示に使うと面白いのではないかと思います。
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こんにちは。お知恵を頂きたいです。ソーラーパネルの発電電圧電流をarduinoで測定しようとしましたが、知識がない者が何も考えす接続したら発電電圧制御不能になりバッテリー電圧が17ボルト位上になってしまいました。普通の0.1Ωの抵抗を使った電流の測定接続と電圧接続です。充電コントローラ器からソーラーパネルに戻る配線に抵抗を接続して測定。それと電圧測定、アース共通です。
ラジオペンチさんも書いている秋月で購入したソーラー充電コントローラーCM04-2.1はプラス接地であることで、通常の接続ではダメだと理解しました。

arduinoの電源はそのバッテリーの電源からダウンコンバーターを使って5ボルトにして使用しています。
いろいろ考えましたが、どうしてもアースに矛盾が生じてしまいます。バッテリーからコントローラに戻る線に抵抗を入れて測定すると、arduinoのアースと電位が違ってしまいます。
なにか、良い方法はあるのでしょうか?すみませんがアドバイスいただけたらと思います。 

hiroさん今晩は

何が起きているのか完全には把握できないでいますが、

アースの電位に矛盾が発生する場合は、絶縁型の電源を使うのがまずは常套手段です。

絶縁型の電源と言うと大変そうですが、Arduinoの電源なら携帯の5VのACアダプタを使うのがお勧めです。不要な携帯用のACアダプタの線を切断すれば、絶縁型の5V電源が簡単に作れますよ。

それと、一番の問題はCM04-2.1の仕様だと思います。これがマイナスコモンだったらいろんな問題は起きません。つまり、難しいことやる人は選んじゃいけない物ってことだと思います。

といっても私も買ってから知ったんですけどね。

プラス接地は難しいです。

すみません、あの文章では正直、把握は難しいですよね。
ちょっと慌てて書いてしまいました。
ラジオペンチさんのarduinoのいろいろな作品の紹介で興味を持ち、初心者ですが
気圧計SDカードロガーのスケッチを使わせて頂き、参考にして電圧電流SDカードロガーを作りました。
和時計を作ると平行に太陽電池の充電状況も前もってロギングしたかってのです。
上のラジオペンチさんの図形で▼充電コントローラ(CM04-2.1)との接続図で
説明すると、太陽電池パネルとチャージコントローラの下の配線に0.1Ωの抵抗を入れて
抵抗の両端の電圧を測れば電流は計算できるはずと、arduinoのアナログpinに入力して
太陽電池パネルの側の抵抗端子をマイナスアースとしました。それと同時に、パネル自体の電圧も
測りたかったので、パネルのプラスを抵抗で分圧してarduinoアナログpinに入力。マイナスは太陽光パネルの
マスナスなので、電流測定抵抗のマイナスと同じ線にしてarduinoのgndに接続しました。
ここからが問題で、arduinoの電源は野外での使用なのでそのソーラーシステムのバッテリーから
ダウンコンバーターを使って電源を取っていました。
ダウンコンバーターの入力と出力のマイナス側は繋がっていて、結局、arduinoのマイナス(バッテリーのマイナス)と太陽電池パネルのマイナスが直結状態になって、昼間バッテリーが17ボルト以上になってしまいました。これはまずいと思い、ラジオペンチさんの図の場所と同じ場所に抵抗を入れて見たのですが、測定はできているのですが、マイナスの電位が合っていない事に気付き、結局壁にぶつかってしまいました。
アドバイス頂いた、ACアダプタを使用すればとのことですが、太陽電池の設置場所にはac電源がなく無理そうです。
いろいろ長々と書いてしまいましたが、やりたいことは普通に電圧と電流をarduinoで測りたいだけなのです。
CM04-2.1ではやはり難しいのでしょうか? 何も知らずに2個買ってしまった(涙
ラジオペンチさんは、問題解決上手なので、あの手この手出てきませんか?
最近、書込し始めた者がいろいろと書き込み勘弁下さい。

re:プラス接地は難しいです。

バッテリーから電源を取っているとのことだったので、AC電源が使えないのかな?とちょっと思ったのですが、やはりそうですか。

それなら、絶縁型のDCDCコンバータを使えばGNDが分離できます。

12Vから5V作るならこれとか
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-06525/

私は実際に使ったこと無いのでよく調べて下さいね。

アドバイスありがとうございます。

色々と調べて下さりありがとうございます。
AC電源が有効との事で、以前地震の計画停電の時に買ったDC-ACインバータを使ってみたら
確かに問題なく計測出来ました。ただ他にも5Vの機器を繋げているので
だいぶ効率が悪くて曇った日が続いたら発電許容を超えてしまい実用は出来そうにないで諦めました。
(今まで消費電流がDC-DCで0.3AだったのがDC-AC-DCで0.7A位消費しています。)
紹介して頂いたDC-DC絶縁型なんてあるんですね、購入するのならw数の高いほうじゃないと後々
困りそうなので、そうするとちょっと値段が高いので、チャージコントローラー新規と考えちゃいます。
そのまま使うのには良いけど、プラス接地のままだとやはり不便だし、悩みます。
電子工作ってこの悩みが面白いんですかね。ラジオペンチさんに勝手にしろって言われそうですね。
もう少し方向性を決めて、ゆっくり考えてみます。
いままでアナログメーター使っていたので何も問題はなかったのですが、
ラジオペンさんの所でarduinoに出会って色々なセンサーなど敷居が高かったものが身近になり
頭のなかで作ってみたいものが次から次へと浮かんできます。
回路図やスケッチなどの丁寧な説明本当に助かります。まだ理解できない所はたくさんありますが
ラジオペンチさんの作品を参考にして自分なりに実用的で面白いものを作りたいです。
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