G2511_U35_電子回路計測実験

2025年11月14日

12:39

G2511_lpc11u35_electronic_circuit_measurement

 

2025.12.09 TUE (07:14) goma0099 -8453482-

• 誤字を訂正　C2712 の性能測定

 

概要

 

• DA変換ICやポテンショメーターを利用して部品性能を測定する回路実験を行います
• 電圧調整　0-3.3V  0-5V
• マイコン回路が標準になりますので、0-3.3V レンジでの測定が基本となります

 

おことわり

 

• 測定値の換算や検証には、どうしてもテスターの誤差が発生します
• 筆者のように、複数のテスターを使っている場合は、テスターの誤差を把握しておく必要があります
• 注意することは、出来るだけ正確であろうテスターに絞って換算や検証はそのテスターに限定して使用することです
• 筆者のホームページで紹介内容が、製品化出来ない理由、論文化出来ない理由がここにあります
• 製品化のためには、測定値や部品の誤差をチューニングできる回路が必要となりますが
• 簡略化の為、そういった配慮は全くなされていません
• 論文化には、手元に校正済みの測定器、大変高額な機器、が必要ですが、そのようなものを扱う予算はありません
• 実用化するために、回路ごとに部品を微調整したり、マイコンのプログラムの数値をいじって調整としています　量産化にはいろいろな工夫が必要ですが、紹介さているのは一品ものとなります

 

 

LPC11U35 DIP化モジュール: 半導体 秋月電子通商-電子部品・ネット通販

 

 

両面スルーホールユニバーサル基板 5*7: 基板・ブレッドボード・ラグ板 秋月電子通商-電子部品・ネット通販

 

低ドロップアウト電圧レギュレーター 3.3V300mA SOT-23 AP7333: 半導体 秋月電子通商-電子部品・ネット通販

 

MCP4726搭載12ビットD/A変換モジュール: 半導体 秋月電子通商-電子部品・ネット通販

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

プロジェクト U35_THERMAL_HOT を複写し  U35_CIRC_MEAS を作成

 

 

シリアル通信ピンの取り付け位置が決まらない

 

• USBライターの横はスペースがないので、別の場所を検討します
• 配線の距離が短くて収まるので、マイコン基板 33PIN 32PIN  31 PIN  の 近くに小さな基板を増設します
• 臨時にシリアル通信は仮配線で接続し、テストを進めます
• ＤＡ変換ＩＣに問題発生
• S コマンドでのアドレスを取得に失敗しました
• ブレッドボードに乗せ換えてテストします

 

 

• 正常になりました
• 予測では、10KΩのプルアップ抵抗を調整する必要があるのかと思いましたが、違いました
• S コマンドのアドレス検索は成功しています
• こうなると、基板の配線ミスを探す必要があります
• DA変換 SCLのプルアップ抵抗10KΩの 3.3V側がはんだ付け不良でした
• 修正して、I2C通信成功しました

 

 

ＤＡ変換制御

 

• 任意の周期でＤＡ変換の出力を直線的に、変動させます
• 係数テーブル loop_tbl[5];
• シリアル通信で、係数を設定できる工夫は後でします
• テスターで DA出力モニタ成功

 

 

uint32_t loop_tbl[5];        // ＤＡ変換係数

 

loop_tbl[0] = 0;        //　DA値

loop_tbl[1] = 1;        // 開始値

loop_tbl[2] = 4095;        // 終了値

loop_tbl[3] = 50;        // 刻み

loop_tbl[4] = 1000;        // ループ待ち時間 msec

 

 

 

 

 

AD変換を追加します

 

 

フォトカプラPC617の実験回路

 

 

 

• エクセルのグラフを何年振りかで使いましたが、これほど便利になっているととは驚きです

 

 

 

 

 

 

 

 

 

課題の検討

 

• 電圧換算をマイコンで実行するか、パソコンで実行するか
• 内蔵ＡＤ変換は、GNDが固定であるため、任意の2点間の電圧を測定することが出来ない
• 任意の2点間の電圧を測定する方法を MCP3425を足掛かりに調査資料作成します
• MCP3425のアドレス変更の方法がわからないため、1点だけであれば利用は出来ます
• MCP3425を複数利用する方法として、LPC812基板とRS485通信で利用したい点数接続する方法も検討します
• モニタ出力できる順番も係数で指示できる必要があります　★　順番は配線で変更します
• 内蔵ADだけであればそれでよいのですが、外付けを活用する場合は、やはり係数で順番指定が必要です
• 分解能を効率よく利用するため、の工夫を検討します
• すべての測定点が2点間処理であれば、分解能の問題は解決します
• 課題が収集つかないくらい膨らむので、サーミスタに目的を絞って、収束させます

 

サーミスタのアイソレート

 

• サーミスタをフォトカプラでアイソレートするためここまで来ました
• 直線的に利用できる範囲を分解値で読み取ります
• 2101  -  3151  電圧換算　1693 mV  2539 mV
• 地下水の水温は14℃一定なので　10℃ 20KΩから 100℃ 1KΩの範囲に限定します
• 1KΩ - 20KΩ　の範囲を 1693 mV  - 2539 mV にすればよい？
• ん
• フォトカプラの反応は電流値によるLEDの光度なので、電流換算する必要があります

 

 

 

フォトカプラのダイオード電流の換算

 

• B35テスタ mAレンジ　内部抵抗 1.8Ω
• フォトカプラ　のLEDと GND間にテスタを割り込みします
• DA 4001　13.09 mA 
• テスタ割り込みで誤差が出ていないか、測定値とグラフで確認
• 電圧が高くなると誤差も大きくなりますが、無視できる程度です

 

 

 

 

任意のDA値を指令できる処理を追加し、テスタ値を記録します

 

• 中心値で電流換算係数を決めます
• 1306 uA
• 誤差は大きいので　電流を正確にしたい場合は　換算が必要です
• カーブごとの換算値変換テーブルを作る必要があります
• サーミスタの近似値がわかればいいので、次の課題とします
• 温度の設定値で敷居を決めるのではなく、温度計で得られた 分解値をコードで判定する方法を取ります

 

 

サーミスタの回路構成

 

• 20KΩ　0.63 mA  630 uA
• 1KΩ  6.72 mA     6730 uA
• ブレッドボードで実験をして下記の回路が出来ました
• トランジスタは表面実装の C2712 をつかいます
• 抵抗は微調整が必要かもしれません

 

 

2025.12.09 TUE (07:24) goma0099 -8453482-

表面実装トランジスタ C2712 の性能測定

 

• 主にスイッチ素子としての利用に限定して、閾値を知るための測定とします
• 複数の部品を測定する必要があるのですが
• はんだ付けをしてしまうと使いまわしが出来ないので、工夫が必要です
• 表面実装の部品はブレッドボードにも差すことは出来ません

 

 

 

プログラムの修正

 

 

 

 

 

 

 

// DA変換ループ中

if(0 < loop_tbl[0])

{

//if(loop_tbl[0] == loop_tbl[1]) UART_puts("DA LOOP START \r\n");

 

wait_sec('m',loop_tbl[4]);        // 待機時間

                    UART_puts(",");

 

loop_tbl[0] = loop_tbl[0] + loop_tbl[3];        //加算

 

                    // DA値を mV に換算します

                    loop_tbl[5] = (loop_tbl[0]*8093)/10000;

 

//UART_putdec(loop_tbl[0]);        // DA分解値モニタ

UART_putdec(loop_tbl[5]);        // DA値 mV換算

 

if(loop_tbl[2] <= loop_tbl[0])

{

// 終了判定

loop_tbl[0] = 0;

                            //UART_puts("DA LOOP END");

}

else

{

mcp4726_wrt(loop_tbl[0]);        // DA出力設定

wait_sec('m',50);

 

// DA値をmV換算したから、AD値も mV換算が必要です

 

                    ad_dat = Get_ADC_Data(0);        // AD0 測定値モニタ A

                    mv_dat = (ad_dat*3300)/1024;

                    UART_puts(",");

UART_putdec(mv_dat);

 

                    //ad_dat = Get_ADC_Data(1);        // AD0 測定値モニタ B

                    //mv_dat = (ad_dat*3300)/1024;

                    //UART_puts(",");

//UART_putdec(mv_dat);

 

}

                    UART_puts("\r\n");

 

 

 

 

C1815 をブレッドボードで仮測定してみます

 

 

 

 

 

2SC2712 の実験

 

 

 

 

考察と反省

 

• 表面実装のトランジスタの専用クリップは出来ませんでした
• 今後検討します
• 2SC1815  2SC2712  はスイッチング素子としては、ほぼ同等の活用が出来ます
• ノイズ対策を考えると、反転するポイントを 1.6V付近に移動させればよいかもしれません
• 抵抗の調整でできるのか？　ベース抵抗を 20KΩに変更してみる

 

 

パッケージの検討

 

• 接触不良による誤データ発生を防止するため、測定対象との接続は、端子を利用します
• 端子基板は、分離沙汰ユニバーサル基板に取り付け？
• 回路増設が簡単にできる工夫をします

 

2025.12.16 MON (02:53) goma0099 -4771404-

K4017の特性測定

 

• リチウム電池が過放電しないように保護する回路の為の調査です
• 電動ドリルやスイッチのある機器は対象となりません
• 電源をいれたままで利用する用途の場合の保護回路です
• リチウム電池を2個直列で利用する用途を想定します
• MAX 8.2V を 3Vに減圧する抵抗回路を使います

 

 

 

 

 

 

 

• 4.45/2=2.225
• ここまで放電してしまうと、過放電なので下記数値を目標にします
• 3.4*2=6.8
• 6.8V あたりで回路がシャットダウンするように設計します
• この結果をもって、G2025a に戻ります

-

ケース収納と端子増設

 

• ブレッドボードとリード線の接触抵抗の不安定さから、誤差が大きくなります
• 仮実験回路は、ブレッドボードで行いますが、正確な計測は接触抵抗の対策が必要です
• ケースからのリード線は、端子を使って引き出し、接触不良対策します
• 測定素子はクリップ、はんだ付け、細ピンではないピンなどを活用して、接触不良対策します

 

 

プロジェクト修正

 

• 必要最低限の計測パラメーターを指示できるようにします
• AD　0-3　の計測有無を指示できるようにします