2014年9月3日水曜日

実験用の可変安定化電源の構想

エネループ大量に仕入れるということで
前から作ってみたかった安定化電源をまじめに考えることにした

ACアダプタはとにかくノイズが乗るのがいやだった

たとえ耳には聞こえなくても少しでもノイズが乗る要因を減らさないと
いらんことに気をとられる

要件としては


  1. ±0~15Vまでの両電源
  2. 電圧・電流がリアルタイムで視認できること
  3.  2Aぐらいほしい
  4. 負荷が変動しても出力電圧は安定していること
  5. ノイズは可能な限り抑えること


ぐらいかな

AC100Vからトランス使ってというのも今の自分の力量では完成(からの実運用)までもっていく自信がない

車用のバッテリーも一瞬考えたがとにかく環境によろしくない

既成品の安定化電源は結構なお値段がする

エネループなら両電源で20本+リニア・レギュレータの降圧分で、あああああ

というようなことを考えてた

Mixer用に12本+充電器を仕入れたので
エネループでも多分もう数千円プラスするだけでOKなはず

ということで要件を検討


  1. 調べたらエネループは1.2Vなので10本でも12Vしかとれない。降圧分含めて±9V。まあいいか
  2. 電流電圧計は結構高い。でもAVRとLCDでなんとかなりそう
  3. エネループは1900mAhなので、MAX 0.5Aぐらいでがまんしよう
  4. リニア・レギュレータでここはなんとか
  5. 電池駆動なのでノイズはとても少ないはず。念のため金属ケースに入れる方向で

安定化はLM317 & LM337でやることにして
とりあえずAVRで電流電圧計を作ることにしてArduinoで実験してみた



gitでソース管理する程でもないのでココにペタリ

/*
  The circuit:
 * LCD RS pin to digital pin 5
 * LCD Enable pin to digital pin 6
 * LCD D4 pin to digital pin 0
 * LCD D5 pin to digital pin 1
 * LCD D6 pin to digital pin 2
 * LCD D7 pin to digital pin 3
 * LCD R/W pin to ground
 * 10K resistor:
 *   ends to +5V and ground
 *   wiper to LCD VO pin (pin 3)
 *
 * 2014.09.02 by gizmo
 *
 */

// include the library code:
#include <LiquidCrystal.h>

#define AREF_VOLTAGE 3.54
#define SHUNT_R 10.0

// initialize the library with the numbers of the interface pins
//LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);
LiquidCrystal lcd(5, 6, 0, 1, 2, 3);

int currentPin = A0;
int voltPin = A1;

void setup() {
  analogReference(EXTERNAL);
  
  // set up the LCD's number of columns and rows: 
  lcd.begin(16, 2);
  
}

void loop() {
  
  // read the value from the sensor:
  int voltValue = analogRead(voltPin);
  int currentValue = analogRead(currentPin);
  
  // 電圧の計算 
  float volt = voltValue * AREF_VOLTAGE * 1000 * 4 / 1024;
  
  // 電流の計算
  float current = (currentValue * AREF_VOLTAGE * 1000) / (1024 * SHUNT_R);
  
  // Print a message to the LCD.
  lcd.clear();
  lcd.print("ADC:");
  lcd.print(voltValue);
  lcd.setCursor(8, 0);
  lcd.print((int)volt);
  lcd.print(" mV");

  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("ADC:");
  lcd.print(currentValue);
  lcd.setCursor(8, 1);
  lcd.print((int)current);
  lcd.print(" mA");
  
  delay(100);
  
  /*
  // print the number of seconds since reset:
  lcd.print(millis()/1000);
  */
}


参考にしたサイトは http://jsdiy.web.fc2.com/vameter/

A/D ConverterのAREFを作るのに赤色LED×2で3.54V(実測値)にしている

AREFを超えないようにRで1/4に降圧

1%のRは100kΩとかしかないのでとりあえず直列で

電流測定用のシャント抵抗は手持ちの一番抵抗値の少ない10Ωのにした

1kΩの負荷で

測定値:3332mV 5mA
テスタの測定値: 3.19V

測定値:4950mV 5mA
テスタの測定値: 4.82V

肝心の電流値はテスタのヒューズを飛ばしてしまっているのでテスタでの計測はできなかった

またいずれ




実験途中に別にリニア・レギュレータ入れなくてもPOTの分圧+大容量Cで
いいんじゃないか?と思ったが(電圧降下しないし)

多分電流が取れない

しかも、電源投入時やPOTをいじった時に安定しない

あとでトランス+100V/ACでやることも考えてやはり

リニア・レギュレータは入れる方向で考える


課題:

電圧がGNDでもanalogRead()の読み取り値が6とかになる

AREFをEXTERNALで入れない時はそんなことなかった気がするんだが


5 件のコメント:

  1. 電源回路はディープなので適当なことをほざくとその道のプロにしかられます。

    自分の場合ノイズを気にしないせいか不要になったAT互換機電源からとったりします。

    既製品との中庸をとって、秋月なんかの安定化電源キットを流用する手はどうだろうか。
    これなどはローノイズをうたっております。
    http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-06194/
    電圧計電流計ボリュームあとづけならケース含めても3-4千円ですむか?

    コスパで見るならこれでしょうか。
    http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-00096/

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  2. このコメントは投稿者によって削除されました。

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  3. 1個目は直流の電源が別途必要でノイズ除去装置なんですね
    2個目はトランスを自前で準備するのね。

    適当な家電をバラして直流30V位の発生させる電源を用意して、秋月の「プログラマブル可変電源キット」でノイズを低減させて入力…という手があるか。

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  4. リニア・レギュレータは共立のキットでやる予定。
    ちょっと高いけど両電源のキットです

    http://eleshop.jp/shop/g/gD5E413/

    とりあえず今回は電池電源の方向で
    自作は電流・電圧計のみに集中します

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  5. 共立のキットしっかりしてそうでいいですね。
    ボリューム2つと、電圧電流計を備えた筐体が脳裏に浮かびます。

    LM317使用 可変電圧レギュレータ(簡易電圧計・簡易電流計付き)のサイト読み込むといいですね。
    VAMeter_v100.zipのhexファイルつき、そのままATmega88にあのライターで焼けるので
    そのまま作ってノウハウを吸収しようかとも。

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