放電特性記録機能付きバッテリー放電器、改造

仕事場 でキット頒布していました放電特性記録機能付きバッテリー放電器 、現在、最後の頒布 を行っています。
で、先日のこと、この放電器の完成品を買っていただいた方から「調子が悪いから見てほしい」という依頼がありました。

拝見すると・・・
BULGIN社製電池ホルダー 電極の汚れが原因。
電池との接触が悪くなっていました。

長年使っていただき、ちょいと汚くなっています。
綿棒の先にIPAを付けてゴシゴシ。
これでも効果はあるんですが、せっかくだからと取り出してきたのがリュータとゴム砥石。

「きゅい～ん」と磨き上げます。

BULGINの電池ホルダー電極、メッキじゃなく「ニッケルシルバー（洋白）」ですんで、こんな作業ができます。
その結果です。
電池を装着して放電した時の、電池電極と電池ホルダー間の電圧差をテスターで調べると接触状況がわかります。
値が小さい方が「良」。

・対策前　単位：mV
　電極　１　２　３　４
－－－－－－－－－－－－－
　＋側　40　 7　20　 8mV
　－側　 4　14 130 120mV

・綿棒＋アルコールで洗浄
　電極　１　２　３　４
－－－－－－－－－－－－－
　＋側　 4　 3　 7　 5mV
　－側　 3　 3　 4　 6mV

・ゴム砥石で研磨
　電極　１　２　３　４
－－－－－－－－－－－－－
　＋側　 3　 3　 4　 3mV
　－側　 3　 3　 3　 4mV

ということで、ずいぶん改善されました。

もう一つ「できないかなぁ」とのお話が、通信ポートの改良です。
もともとRS-232CでPCとシリアル通信。
昔のPCは、RS-232Cが標準装備だったんで、気楽に使えました。
それを「USBでつなぎたいな～」というわけです。
秋月電子通商の超小型ＵＳＢシリアル変換モジュール [AE-FT234X] を買ってあったので、つないでみることにしました。
条件的には、
　・現状のシリアルポートも使えるように（USBかどちらか選ぶ）
　・電池運用はそのままで
ということで、この変換モジュールをつないでも、現状のシリアル通信回路と競合しないことの確認からスタートです。
モジュールをUSBにつながない場合は、PICマイコンのTXD、RXDとも信号は大丈夫。
シリアル通信は現状のまま通ります。

ところが、USBケーブルをつないだ時に問題が発生。
　・FT234XのTXDは「3.3V」出力。
　　USBをつながない時はフローティングとなり、シリアル受信し
　　ているトランジスタとは競合しない。
　・しかし、モジュールのTXD出力にPICのRXDと直結すると、
　　USBを接続した時に、放電器がスタンバイ状態でもプル
　　アップ抵抗を通じて電流がFT234Xに流れ込み
　　　（PICのVcc→抵抗→USBの3.3V）電池を消耗する。
　　　　　 （Vcc4.5Vで0.3mA程度）
　・スタンバイ状態での放電器、消費電流は1uAほどなんで
　　電池での運用に関し、これは大問題。
　　USBにつないだまま放置できないわけで。
　・もう一つ問題。　PICのRXD入力にはシュミット回路が装備
　　されているので、Vcc=電池電圧が高い時、入力Hレベル
　　（FT234XのTXD、Hレベルは3.3V）が不足し、受信できなくなって
　　しまう。

ということで、FT234XのTXD出力とPICのRXD入力間にレベルシフト回路を入れることにしました。
NPNトランジスタを一つ使います。
最終的にこんな回路になりました。
黄色部分が追加箇所。
　　　　（クリックで拡大↓）

問題はレベルシフタのための「USB 3.3V」の取り出し。
このジャンパ線、ハンダ付けは顕微鏡下の作業です。

まず、モジュールを基板にくっつけます。
カプトンテープで絶縁して、レジストを削って露出させたGNDパターンとモジュールのUSBコネクタをハンダして固定します。

そこにレベルシフタの役目をするNPNデジトラをハンダ付け。

接続先となるPICマイコンの足はすぐそば。

別角度から

困難な作業がモジュールからの3.3V電源の取り出し。
FT234Xの3番ピンにつながっているコンデンサ（C1）にポリウレタン線（0.26mm）をハンダして引き出します。
拡大↓

ということで、バッテリー放電器回路、最後のあがきでした。