カテゴリー「回路」の記事

GW

7連休です.
社会人にとっては,すごく長い休みですよね.
5月2日は自動的に有給にしてもらってます.便利便利♪

しかし,することが無い・・・.都会と違って暇です.
交通が弱くなっているので,仙台に行くのも大変です・・・.

東京に遊びに行くほどお金もない.
交通費がこんなに痛いとは思わなかったよ.

今日はなぜかずっとDC-DCコンバータ回路を考えていました.
分かる人には用途が分かってしまうと思います.

[目標スペック]========================
8.4~6.5Vを,6.0Vに安定化させる.
高効率(95~85%).
電流はave3A,max5Aくらいのものを設計予定.
組み込み用途なので,小型軽量なモジュールにしたい.
==============================

実際に取り組むと,かなり難しい.
そもそも,原理的にリニアレギュレータと違って
入出力の電圧差がある程度必要です.

@ダイオードの電圧降下も考えましたが,
  2V電圧を落として3A流れると,6Wの発熱です.Diちゃん死んじゃうね.

@LMZ14203H
  かなり新しいDCDCですが,3Aくらいまでしか出力できません.
  小さくて高効率なのでかなり良いと思ったんだけど・・・

LT1268 7.5A
  出力電流と回路を考えると,これなのかな?
  値段もお手頃.
  標準デューティーサイクルが85%なので,7Vあれば6V出力出来る.

  ただし電圧の落とし方がイマイチわかりにくい・・・.

飛行機用の完成品は,リニア方式とちらっと書いてあったので,
発熱がすごく気になる.でっかい放熱器もついてたし・・・
これです. リポ電圧変換モジュール

さてどうしようか.

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マウスなおしました

愛用していたロジクールのマウス.
昨日とつぜん動かなくなってしまいました.

結果

ロジクールさん
もっと接点をしっかり作らないと,分解しちゃうぞ! (#`Д´)

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プロセッサはAVRなんだね. 頑張れPIC!PSoC!

4

                      ↓

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回路の鬼?

Photo

作業机
・オシロスコープ
・ファンクションジェネレーター
・電流制御付の安定化電源
・高精度SANWAテスター

あとはスペアナ欲しいな.
もうすぐ(机だけ)回路の鬼になれる気がしてきた.

 

今日ミルハウストと帰りながら
「最強の虫」ってなんだ?という話題になった.

スズメバチなんてただの毒.
カブトムシとかあんまし怖くないww

蜘蛛が最強じゃね?ということに.
まず自分のフィールドを展開し,相手を罠にはめて追い詰める.

すごい戦術だ・・・

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デジタルコンパス

いちごで買ったデジタルコンパスをPSoCで動かしました.
表示は例によってBL青のLCDです.

インターフェースはI2Cです.なかなか速い.

なかなか正確な値が返ってきます.
ただし,街中のある地域では磁場が発生して上手く読めない???

Photo

Photo_2

なかなかはんだ付けが上手くなってきました.

そろそろ次の形態に進化出来そうです.

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作った実験基板たち

作った回路たちです.

Cimg1297

バッファの負荷実験回路
オペアンプを付け変えて,バッファの歪みを評価します.

モータードライブ回路
研究に使うので,Hブリッジテストボードを組みました.

FET評価回路
FETのゲートのオン電圧を見ました.
デジタルでON・OFFすると思ったら,
以外に段階的に変化する領域がありびっくり.

記事執筆時に作った回路
部品を少なくすることが大変でした.

LED証明
写真撮影用等に,白色光が便利な時があります.

スイッチング電源回路
スイッチングICを使って,電圧反転回路を作成.
結論として,オーディオ用途なら仮想GNDを作った方がイイ感じがしました.

マイコン評価基板
PSoCやSHを使うのに,汎用評価基板を作りました.

いろいろ作ったなぁ
記念に壁紙にしてみました.

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要素技術

・コンデンサを使った瞬間停電対策

今日,コンデンサを使って瞬間停電対策をしました.
現在ロボットにLi-Feバッテリーを使っているのですが,

電圧がMAX6.8Vから始まり,しばらくの間6.4V(90%)~6V(10%)まで下がっていき,

残り容量10%になると,一気に電圧が下がります.
なかなか良い特性です.

ただし困った事があります.リチウムポリマーよりもだいぶ電圧が低いので,
レギュレータの電圧生成が安定しません.

そこで,瞬間停電対策をしました.今日いろいろ考えこみました.

Photo
コイルとコンデンサを用いて,電圧過度応答の時定数を伸ばすやり方です.
停電時閉回路とみなせるので,コンデンサ・コイル・負荷が直列に繋がります.
ここで,停電時に回路に蓄えられているエネルギーは,

W=1/2LI^2
W=1/2CV^2

となります,ただ厄介なのは現存する部品で作らないといけないということです.
電圧を5Vとし
コンデンサ(キャパシタ)は1F(耐圧5.5V),
コイルは100mH(許容電流200mA)とします.
どっちも同じくらいデカイと思います.

エネルギーの式と比べると厄介なことが解りますが,
コンデンサには耐圧,コイルは許容電流という制約がそれぞれあります.
物理法則のやつら,いちいち邪魔してきますね.

稼動時に5Vの回路に100mA流れていたと仮定します.
マイコン,LED,周辺機器でこれくらいが妥当でしょう.

W=1/2LI^2
   =0.5X100mX100m^2
   =0.5mJ

W=1/2CV^2
   =0.5X1X5
   =2.5J

エネルギーだけ着目すると,コンデンサのほうが5000倍溜まります.
うん,コイルは無視しよう・・・

コイルは常に大電流を流す回路なら大きなエネルギーが溜まるのですが,
コイルに溜まったエネルギーって,スパイク電圧になるんですよね・・・
リレー回路には必ずと言っていいほどスパイク電圧対策のダイオードが入っています.
なんだか厄介なので,考えない.

ただし,コンデンサに溜まっている電荷はすべてが有効となる訳ではありません.
たとえばSHマイコンの動作範囲は5.5V~4Vまでなので,
コンデンサの電圧が4Vを下回ると無効なエネルギーになります.
2
5Vの電圧を1Fのキャパシタにかけると,5Cの電荷が溜まります.
電圧∝電荷量なので,電荷が4Cを下回るとごみになります.

有効に使える電荷は,最大でも1Cだけです.

1Cは1Aを1秒流せる量なので,
100mA消費する回路なら10秒間保持できる計算になります.

以外に1Fは優秀.

ただしこれは理論値です.実際にマイコンに実装してみたところ,
あまり長時間保持してくれません.

あくまでも「瞬間」停電対策ですね.

回路って難しいね.

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オシマイっ!

「年内に制御終わるよね?」とBOSSにニッコリ言われたので、
年内に終わらせる事が出来るように頑張りました。

今日午後、マクソン先生を迎えに秋葉原まで行きました。
今日夕方制御終わりました。

maxon様、特性良すぎです。
制御がとてもイージーでした。まじチートだwww
あっけな過ぎてちょっと笑ったwww

ゲインとか閾値がいい加減でも、
空気を読んで頑張ってくれる。お高い訳だ・・・

研究により完成したユニットは、なかなか実用的です。
機構とソフト(制御)を詰めれば、とても実用的なもの。
まだ公開しません。

思いのほか開発が早く終わったので、まとめる時間が多く取れそうです。
良い発表にしたいな。

 

そうだ、
前に言っていた回路の写真を添付します。

Cimg0830 3chモータードライバ(表)

Cimg0825 3chモータードライバ(裏)

ON抵抗が10mΩほどのFETを使用しているため、10A流しても1Wの発熱。

2,3A程度なら、発熱さえしない。回路的にもなかなかの完成度です。

貫通防止の遅延回路も入ってます。

Cimg0827 電流検出モジュールです。

Cimg0823 裏面。LCDへの配線はなかなか美しい仕上がり。

電流値を測定したら、シリアルでデータを送ります。

制御に使うので、通信速度が大事。

→キャラクタデータではなくバイナリデータとして扱いました。

単純計算で256倍のデータ量になる。

123をキャラクタで送ると3BYTE。

バイナリなら1BYTEに収まります。・・・あれ?

256倍にはならないね。

バイナリとして扱うので、プロトコルは自分で決める必要があります。

使わないだろうと判断して、数字の0を終端フラグとして扱います。

と、言葉で言ってもなんのこっちゃなので

近いうちにソースも上げたい。

他人にわかるように綺麗にまとめると、かなり身に付きます。

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ポリスイッチいじりました。

digi-keyで買ったポリスイッチをいじってみました~。
250mA定格 500mA遮断のものです。

実験方法
27Ω0.25W 5Vで 185mA
27Ω3並列     555mA ←ここをトグルスイッチでいじりました。

こんな感じで弄んだ。

Cimg0441  ワット数の大きな抵抗が無かったのでイモイモなことに。

だいたい700mA流していることになりますが、
ポリスイッチにより若干電流制限がかかっているようです。

250mA以内での動作では、ほぼ抵抗値がそのままですが、
ある程度定格を超えるとすこしづつセーブされていく感じです。

動画を見ると。電流値が500mAを超えないようにセーブされていますよね。
ポリスイッチは電流を流していくと熱くなります。
大丈夫なの?ってくらいに。

たぶん大丈夫です。(◎´∀`)ノ
発熱に伴って、抵抗値も上昇するので (※注意 比例して上昇はしない)
熱をもつ = 正常に動作している ということで、安心していいと思う。

遮断時間はだいたい0.5秒かな???
ポリスイッチって、切れるまでに結構時間が掛かるって聞いたけど、
案外効果的なんだねー

でも、ガラス管ヒューズには勝てないな。一瞬で切れるからね。まるでD○N・・・
ポリスイッチのほうがタチが悪いか。熱くなるわ何度もキレるわで。

某天井に張り付く車のおもちゃとかにも実装されていたりで、
なかなかの勢いで採用されつつあるポリスイッチ。

いままでバスパワーの保護に使っていましたが、動作に遅れがあったとしても
実際には500mAを超えないような電流制限が掛かっているので実用的。(だと思う)

そうそう、復帰は一瞬なんだね。

なんだか導電性ポリマーとかいう、なんともけったいな物を使っていて

中々にデリケートな物だと思っていましたが

実用性のある中々良質な受動部品ですね♪ これからも愛用しますよ!!!

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OS-CON最強説 ~リップル外伝~

先日実験した2360ICですが、なかなか勉強になりました。
そのなかでも興味深かったトピックを挙げます。

スイッチングのノイズを取るためにコンデンサを付けていたのですが、
一般的に高周波のノイズを除去できる
『積層セラミックコンデンサ10μF』 と 『OS-CON100μF』を出力段に付けて実験しました。

結果 容量の違いはあるものの、高周波もきれーいに取れたのはos様でした。

Cimg0244 100μFのOS-CON

Cimg0245 10μFの積層セラミック

ノイズ分が良く見えないので、timeレンジの変更

Cimg0248os-con

Cimg0246 積層セラミック

 

volt/DIVは同じ、電界コンデンサのはずなのに、OS-CONすごいね。
高いだけある・・・。

今気がついたが、触れ幅が大体10倍になってるってことは、
今回の実験ではコンデンサの種類ではなく容量が関係しているように見える。

むーーん( ´_ゝ`)

今度は1172で負電源を組むので、その際に実験するぞ!

Cimg0249 実験回路

 

ちなみに今回一番オモシロかったのは、ツェナーダイオードの特性。

5Vのツェナーって、シリーズレギュレーターみたいに

余分な電圧だけカットするものだと思っていましたが、違いました。

電圧が高い→導通  電圧が低い→絶縁

という感じで、ものすごい速さで動いて、『見かけ上』安定してみえる感じ。

 

オシロで頑張って観測したら、微弱なコマッカーイ !!(゚ロ゚屮)屮 ノイズが乗っていた。

言い方はへんだけど、規律のある綺麗なノイズだったよ。

アナログ回路のスイッチングだし、素子の動作速度って感じだった。

20Mのオシロでやっと観測できるレベルでした。

Cimg0256   ツェナー様の活躍 

目視だとキレーイにうねうねしてる。

(測定レンジは上のスイッチングと同じ)

1ますで10kHzなので、大体1MHzくらいのノイズになってた。

やっぱり動画だと完全に写りません。100kHzくらいに見える。

スイッチングノイズをバシッと取れるので、言うほどノイズは気にならない。

リップル分が皆無になるので、

回路に及ぼす影響も少ないのではないか? と勝手に解釈。

出来ればツェナー後にos-con入れたいよね。

 

電源って回路のベースになるので、よくお勉強しといても損しないよね?

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大発見!!!

りふろーって機械にしか出来ないものだと思っていましたが、
なんと裏返しにすることではんだ付け出来ることがわかりました。

すごい発見ですねっ!!!

Cimg0220

ほらっ! ほらっ! 裏側に端子があるっ! ヽ(´▽`)/ ~♪

Cimg0225

裏返してしまえば、あとは普通にはんだ付け可能!

Cimg0227

最後にポリイミドテープで保護すれば完了!

これでLEDPSoCが出来ますね。
       ↑ CY8CLED04をデジキーで買ったのだ。

 

ほかにも、

夏休みの工作としては、USBのPSoCを使ってテンキ―を自作したい!
せっかくだからインターフェースは静電容量センサーで♪

夢がひろがる!!!

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