電子工作

2020年3月25日 (水)

非絶縁型降圧DC-DCコンバータの出力ノイズ低減あれこれ 続き2

非絶縁型降圧DC-DCコンバータの出力ノイズ低減あれこれ 続きの続き。
HRD05003KIC-053BSch3V用パーツライブラリを作っておきました。

C11_20200325112401

http://act-ele.c.ooco.jp/jisaku/jisaku1.htmの真ん中らへん。

・BSch3V用パーツライブラリ
bsch3v_lib_200325.zip を解凍してもらい、
ファイル POWER.LB3 の中にあります。




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2020年3月24日 (火)

修理:光洋のシーケンサ再び

2015年08月22日:修理:光洋のシーケンサで修理したのと同じ工場からのHelp。
「↑のは安定して動いているんだが別の装置がアウトに」っと。
同時代に導入されたんでしょう。
生産ラインの自動制御に使われています。
配線を外してシーケンサ本体を引き上げてきました。
11_20200324173301

製品番号やICの刻印から1989年製のようです。
主原因はまだこれから調査ですが、取り外したモジュールを眺めていますと・・・

12_20200324173301

「入力ユニット、信号のチャタリング除去用にタンタルコンデンサが使われているなぁ。ちょっと怖いかも。」なんて思いながら基板の裏を見ると・・・
「あらま。ハンダが外れてる」っと気がつきました。

13_20200324173301

隣の足にはハンダ付けを補修した痕跡。
スルーホールの無い片面基板なんで、しかたないかぁ。

前回の故障原因は電源部のコンデンサ。
総取っ替えしています。

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非絶縁型降圧DC-DCコンバータの出力ノイズ低減あれこれ 続き

非絶縁型降圧DC-DCコンバータの出力ノイズ低減あれこれ の続き・・・

↑で出力に乗るノイズ(特にスパイクノイズ)はコモンモードフィルタで低減できることを示しました。

そして、気になるのがKIC-053(加賀コンポーネント) のコメント
トロイダルコイルを採用していますので漏れ磁束も少ないです。

これを確かめてみました。

まき散らされる磁束のサーチコイルとして使ったのはこんなの。
20_20200324085901
100uHのボビン型コイルに負荷として10kΩの抵抗を並列接続。
磁束を受けて発生する電圧をオシロスコープで観察します。

右側のレギュレータがHRD05003、左がKIC-053。
サーチコイルを上から、横からと近づけます。
1cmほど離してオシロ波形を記録。

21_20200324085901
22_20200324085901
23_20200324085901
24_20200324085901
入力電圧24V。 それぞれの出力に5Ωのセメント抵抗を接続。
負荷電流どちらも1A。

オシロで観測した波形がこれ。
Ha1
Ha2
Ka1
Ka2

圧倒的にKIC-053が優秀。 HRD05003の1/10ほど。
  ※HRDとKIC、測定してる電圧レンジが違いますので
HRD05003の周囲に微妙なアナログ回路は近づけられないぞっという感じです。


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2020年3月23日 (月)

非絶縁型降圧DC-DCコンバータの出力ノイズ低減あれこれ

もう一台作ろうとしているJIS C8708:2019充放電試験回路
この電源部で使う予定の24V入力5V出力の非絶縁型降圧DC-DCコンバータ、
秋月で買える出力3Aクラスのがこの2つです。

HRD05003(新電元工業)
KIC-053(加賀コンポーネント)

今の試験回路は手持ちのHRD05003を使って組んでいます。
買い足しておこうと秋月のHPを見たら「KIC-053」というのを見つけたという次第。
『トロイダルコイルを採用していますので漏れ磁束も少ないです。』とのコメントにどんなものかと試してみました。
注目点はノイズ

こんな具合にユニバーサル基板に装着。
24V入力側の電解は共通で1000uF。
出力側の電解は2200uF。
入出力ピンの近くに0.1uFのセラコンを接続。

11_20200323174001
    ※左側のOSコン、極性逆!
     写真を撮ってから気がついた(笑) 捨てました。

HRD05003の姿。 コイルが見える位置で撮影。
12_20200323174001

KIC-053のコイルはトロイダルなんで、ちょっとかっこイイ。
13_20200323174001

負荷は10Ω2パラのセメント抵抗で1A。
測定器はアジレントのデジタルオシロDSO5014A
100MHz帯域で秒2Gサンプル。

それぞれ、こんな波形を得ました
・裸で (出力コンデンサは電解2200uF+0.1uF)
・出力にコモンモードフィルタを装着(先に0.1uF)して負荷抵抗を
・さらにOSコン(330uF)を装着(電解にパラで)
・その状態でオシロの帯域制限(25MHz)を有効に

使ったコモンモードフィルタはTDKのACM1211

14_20200323174001


まずHRD05003の様子。
H1
P-P値0.2Vほどのスパイクが見えています。
コモンモードフィルタを通すと・・・
H2
ずいぶん小さくなります。
おまけでOSコンを。
H3
オシロの帯域制限をオンして観察するとスパイクが見えなくなって・・・
H4

次にKIC-053
K1
裸だとずいぶんを大きなスパイクが見えます。
K2
コモンモードフィルタを通すとずいぶんましに。
さらにOSコンを。
K3
帯域制限して観察すると。
K4

帯域制限して観察するとスパイク状のノイズが見えなくなるので
ずいぶんおとなしい出力波形になっちゃいますが、やはりこれで
安心してはいけません。
ノイズが見えていないだけです。

コモンモードフィルタ、このようなノイズの低減では圧倒的威力を持っています。
コンデンサだけではノイズは落ちません。
電源片側だけのコイルでもダメ。
コモンモードフィルタが効くのです。
ちょいとエエ値ですが、ノイズを嫌う回路の電源には必須です。

この実験での結果、出力のスパイクノイズの大きさだけを見ると新電元のほうが良さそうです。
はてさて。

※続き
非絶縁型降圧DC-DCコンバータの出力ノイズ低減あれこれ 続き
   ↑漏洩磁束の検証

 

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メカの動きを電気信号にして観察する:カメラのレリーズタイムラグ

価格.comの「LUMIX DC-G9 ボディ」のクチコミ掲示板
https://bbs.kakaku.com/bbs/K0001014251/SortID=23293746/#tab
に書き込みした内容なんですが、ここにも上げておきます。

オリンパスOM-D E-M1mk2とフラッシュFL-600Rレリーズタイムラグ
を調べてみました。
M露出モードにしてシャッター速度1/10秒に固定。

観察した信号は4つ。
・ch1:半押しボタン信号
・ch2:全押しボタン信号
 シャッターボタンの押し下げを外付けリモコン接続ジャック
 の信号で観察。 Lでオン。

・ch3:マイクで拾ったシャッター音
 シャッター開→閉の間隔が100ミリ秒になっているのが見える。
 開閉以外にも見えている音は、ライブビュー状態からの
 シャッター開閉シーケンス。
 いったんシャッターを閉めてからもう一度開けて露光開始。
 露光時間経過後に閉。
 そしてもう一度開けてライブビュー再開。(先幕、後幕と)
 この動きをマイクで拾って波形に。

・ch4:フォトトランジスタで受けたフラッシュの発光
 Hで発光。


これがフラッシュオフでの撮影。
A01
フラッシュは光っていません。
全押し信号がLになってからシャッター開までの時間が
レリーズタイムラグになります。

次に、フラッシュをオンしてフラッシュの調光を「A」モードに。
A02
カメラはフラッシュを発光させるだけで、フラッシュの光量は
フラッシュが判断。
この時のレリーズタイムラグはフラッシュオフの時と同じです。


フラッシュを「TTL-A」モードにしたときの様子。
A03
プリ発光してカメラ側で露出を判断し、フラッシュの発光時間を
制御するので、実際の露光まで時間遅れが発生。

フラッシュを「TTL-A」にして使うと、プリ発光による露出制御の
せいでレリーズタイムラグが遅れますよという実例でした。

※追記 フラッシュを「RCモード」(ワイヤレスリモコン撮影機能)
にすると、フラッシュ光で外部フラッシュの発光制御を行いますんで、
もうちょい遅れます。
その時の波形。
A04


※関連
OM-D E-M1 mark2のリモコンレリーズ製作
マイクアンプ回路図発掘

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いつまでもあると思うな工業製品:今回はコテ台

白光のハンダゴテ・コテ台「631」を注文しようとしたら・・・
終息品だと。
・[HAKKO] | こて先クリーナー・こて台 | HAKKO こて台
・[HAKKO] | 製品検索結果[631]

31_20200323084301

ハンダゴテ台 H-6が使いにくい てなことがあって、新規購入は
この白光631を選んでいました。
それが終息品とはちょいと残念。
  ※とりあえず、モノタロウの在庫品で買えました。

※関連
膨張:クリーニングスポンジ

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2020年3月20日 (金)

256kBシリアルデータ記録回路とりあえず完成

この続き・・・
・シリアルデータ記録装置
・ICの2段重ねで容量アップ

・JIS C8708:2019充放電試験回路 をもう一台作るための前準備。

回路図↓
A11_20200320115701

Arduino-UNOのチップを外して制御。
プログラムツールはArduinoで。

ケースと基板の様子。

11_20200320115701
12_20200320115701
14_20200320115701
13_20200320115701
  ※もっと小さく作れます。

在庫してあったケースから適当なの見繕って使ったんですが、
「Made in CANADA」のものでした。
  ・Enclosure HAMMOND 1599B

なにをしようとしてこのケースを買ってあったのか・・・
もう覚えていません。

制御プログラム・・・ダウンロード - rxbff2.zip

◎製作目的
何ヵ月にもわたって続く実験。
最終的な実験結果は実験装置が出力してくれるが、
その途中の経過データも記録しておきたい。
実験装置が2~3時間に1回、あるいは1日1回くらい
のペースで出すシリアルデータを記録。
この記録のためにPCをずっと通電しておくのはもったいない。
SDカードに書くのも方法だけど、それほどの量でもないか。
で、Arduinoのチップに外付けEEPROMという構成で製作。

制御についてうだうだ言っていた内容。
・リングバッファはやめ。
 256kバイト受信(メモリーいっぱい)で停止に。
 ボーレートは9600のまま。
 setupの 「Serial.begin(9600);」 を変えればok。
 EEPROMのページ書き込みを使っているんで、もっと早く
 しても追いつくはず。
・受信割込のバッファ数はシステムのままの64バイトで触って
 いない。
 だけど、EEPROMの書き込み時間待ちの時、内部に設けた
 512バイトの受信バッファにデータを溜めるようにしている。 
・受信バイト数のセーブタイミング。
 シリアル受信が途絶えてから3分後に内蔵EEPROMに保存。
    ※頻繁に書くと書き込み回数制限が気になる
・スイッチ操作
  MEM短押し 記録開始と中止をトグル
  MEM長押し メモリーの最初から記録開始
  TX短押し  記録データの送出
  TX長押し  メモリー全部の送出
        これ↑、追加機能。
      停電などで記録したデータ数を内蔵EEPROM
      に保存しないまま電源が落ちた時の救済。
      受信したシリアルデータは受信の都度
      外付けEEPROMに書き込んでるんで、停電でも
      なんとか残ってる可能性が大。
      記録データ数を残せていなくてもメモリーを
      全部吸い出し。

・記録中LEDを使ったメモリー容量の表示

  H_______H________H____ // <20%
  H_H_______H_H_________ // <40%
  H_H_H_______H_H_H_____ // <60%
  H_H_H_H_______H_H_H_H_ // <80%
  H_H_H_H_H_______H_H_H_ // <100%
  H_H_H_H_H_H_H_H_H_H_H_ // =100%

 音に出すモールスなら少々早くても聞き分けできるけど
 光りの点滅回数判断ってなかなか難しい。
 モールスで「E I S H 5」の判断になるんだけど、光る
 周期を早くすると読めない。
   今はこんな速度に
    100%の時 オン20ms、オフ180msの0.2秒サイクルで
    20%~   オン50ms、オフ250msの0.3秒で「短点」
         を繰り返す。
 この点滅デューティー50%にして早くすると、3つ4つ5つの
 連続点滅回数を数えられなくなる。
 音でのモールスのように訓練で分かるようになるのかな?

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2020年3月17日 (火)

ICの2段重ねで容量アップ

シリアルデータ記録装置をの受信データを記録するEEPROM、
今回は2つにして256kバイトにする予定です。

10_20200317174001

回路のU1とU2。 8ピンのSOP。
両方とも同じICで違うのは1ピンの接続だけ。
普通なら2つ並べて配線なんですが、手抜きでこんな
ふうにしました。
垂直に2段重ね。

11_20200317174001

昔はRAMで2段重ねをよくやってました。
チップセレクトピンだけ足を曲げ別ラインに接続。
他のピン(27本)は全部ハンダ付け。
12_20200317174001

これは昔に作ったROMエミュレータ。
昔に作ったROMエミュレータ:プロセッサ誌1989年6月号に掲載してもらった製作記事をまとめてみました
32kバイトの28ピンRAMを2つ重ねて64kバイトにと。

※ROMエミュレータの回路
Romem1
「JP1」を使って拡張してます。
1989年に基板化。



検索すると・・・
ヘッドホンアンプ(改造) - なんぎな日記
で発見!。
HCU04を重ねてパワーアップっと。


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2020年3月16日 (月)

シリアルデータ記録装置を

JIS C8708:2019充放電試験回路製作中
これをもう一台作ろう!っと思ってるんですが、その前に
「シリアルデータ記録装置」を作っておかなくてはなりません。

今回のJIS C8708充放電試験回路、50サイクルごとの放電データ
をATmega328P(Arduino UNOチップ)の内蔵EEPROMに8コ分
(400サイクル実行)貯められるようにしています。
  1kバイトの内蔵EEPROMに1.0Vまでの放電経過
  時間(分)を記録。60ワードx8で960バイト。
しかし、50サイクルだけでなく1~49サイクルでの充放電の
様子と充放電待機期間中の様子(電圧変化)も残しておきた
いのです。
これは内蔵EEPROMには入りません。
そこで、試験回路は毎サイクルの充放電データをシリアル
(9600ボー)で出力しています。

ダイソーReVOLTES単3 充放電実験 1~49サイクルのデータをグラフ化
は、残していたこのデータを用いてグラフにしたのです。

試験回路が出すシリアルデータをシリアルモニターで記録。
電池の劣化具合がわかるデータとしてこれも残しておきたい
のです。
PCを使ってモニターしても良いのですが、ずっと通電して
おくには電気がもったいない。
そこでこんなシリアルバッファ回路を作っていたのです。
  (日付は2015年)
S11

記録するのは128kバイトのI2CインターフェースのEEPROM。
ひたすら記録して、送信スイッチを押したら記録してあった
データを出力するという仕掛けです。

Arduino-UNOからチップを抜いて作っています。
当時はArduinoから必要なポートの信号線を全部
引っ張ってデバッグしてました。

デバッグ中。
11_20200316171101

部品面。
12_20200316171101

ハンダ面。 LEDとスイッチはこちらに。
13_20200316171101

こんなケースに入れてあります。
2012年09月07日:ステップ・モータのチェッカー MCH-1
これのケースだけを利用してます。

14_20200316171101

今回、充放電試験回路を作る前に、このシリアルデータ記録
装置を先に作っておかなくてはなりません。

※改善したいな~という点
・現在はリングバッファにしていない。
 128kバイトのEEPROMが目一杯になったらそこで
 ストップ。
 リングバッファにもできるように。

・どれだけ保存してるか分からないので、
 LEDの点滅周期を変えて、20%ステップごとに
 およその量がわかるように。
   今は、目一杯になったらLEDを高速点滅。

・停電しても再通電で記録を再開できるように
 しているのだが、内蔵EEPROMに残している
 文字数カウンタ、これの更新頻度が気になるので
 ちょい改善か。
 今の処理:受信データが1分間途切れたら、文字数
 カウンタを内蔵EEPROMに記録。
 電文周期が短いと1分ごとはちょいと問題か。
   いつまでたっても記録されない。 これと、
   EEPROMの書き込み回数制限。

・EEPROMをパラって、記録容量を倍に。

今回の製作で改善かと。

※現在の制御プログラム→ダウンロード - rxbff1.zip

※今回製作の回路案
A11_20200317090701  


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2020年3月12日 (木)

定電流回路の電流検出抵抗を試す

2020年2月17日:定電流回路の電流検出抵抗 で、電池の
充放電試験用定電流回路用電流検出抵抗の温度変化について
書きました。

その後・・・
「0.1Ω」の抵抗7種について、電流2Aと3Aを流した時の
抵抗値変化を調べてみました。
0.1Ωに2Aだと0.4W。
3Aにすると0.9W。
この電力で抵抗が発熱するわけです。

その熱で抵抗値が変化。 (たいていは値が大きくなる)
それが駆動電流の変化につながります。
変動の小さなものが理想ですが、抵抗の形状や材料により
その変動が変わります。
それを確かめてみました。

使ったのは「流し出し型の定電流回路」。
この「0.1Ω電流検出抵抗」を取り替えて、時間経過による
電流値変化を観察。
抵抗両端の電圧と出力電流から抵抗値を算出。
その変動10分間をグラフにしました。

使ったのは三和のテスター「PC700」を2台。
アダプタを使えばUSBでPCにつながります。
「光」で結合してるのでPCおよび各テスター間は
絶縁できるという仕掛けです。

実験中の様子
A2_20200312101201

右上の黒いのがFETのヒートシンク。
その下が出力負荷抵抗。
中央緑のが作った回路。
左に2台のテスター。

回路の拡大
A3_20200312101301

OP-AMPはMCP6072 。 入出力Rail-to-Rail。
こんな回路になってます。

A1_20200312101601
右上のR9が電流検出抵抗。
これをとっかえひっかえてテスト。
電流値はVR1で設定。
OP-AMPの電源がその基準になるので、その配線に注意です。
3A流すと、けっこう電圧ドロップしますんで。

これが調べた抵抗7種類。
C11j

5Wセメントと酸金のはパーツ箱のストックから。

RWM4X10 は昔々にデジキーで買った「ホウロウ巻線型」の3W。
カタログでは「Enamelled Wirewound Power Resistors」と。
温度係数が「+75 ppm/°C」とプラスであると明記されてます。
   普通は「±xx ppm/℃」っと表記

SMW5MPC74 は秋月で買いました。
MSR5 は先日の記事に出てきた「コの字状抵抗」。

さてその結果・・・ まずは電流2Aから。
Cap023
5Wセメント抵抗は10分経過してもまだ落ち着きません。

そして3A。 電流1.5倍で電力は2.25倍の0.9W。

Cap024

これを見ると、秋月で買ったMPC74がむちゃエエ。
この抵抗、全部で5つ買ったんで、個別の違いがあるか見てみます。

三和のテスター2台からこんなデータ列(CSV)が1秒ごとに得られます。
  (三和の専用ソフトが必要・・・ちょっと不便)
#セメント 5W 3A
00:00:04,3.018,DCA,,,300.2,DCmV,,
00:00:05,3.014,DCA,,,300.2,DCmV,,
00:00:06,3.011,DCA,,,300.2,DCmV,,
00:00:07,3.009,DCA,,,300.2,DCmV,,
00:00:08,3.007,DCA,,,300.2,DCmV,,
00:00:09,3.005,DCA,,,300.2,DCmV,,
00:00:10,3.004,DCA,,,300.2,DCmV,,

左端が測定開始からの経過秒数。時:分:秒。
電流値と測定レンジ、電圧値とレンジが続きます。

「GNUPLOT」のスクリプトがこんな具合。
「set datafile separator ","」で「CSV」に対応させます。

set title "電流を3A流した時の0.1Ω抵抗の抵抗値変化 (消費電力=0.9W)"
r1 = 300.2 / 3.018 # セメント5W (mV/A)
r2 = 300.3 / 2.958 # RWM4X10
r3 = 300.0 / 2.920 # SMW5
r4 = 300.3 / 2.985 # 酸金3W
r5 = 300.4 / 2.948 # 酸金5W
r6 = 300.3 / 3.011 # MSR5
r7 = 300.1 / 2.954 # MPC74
set term wxt 0
set datafile separator ","
set xrange [0:10]
set yrange [-0.5:2.0]
set xlabel "経過時間(分)"
set ylabel "抵抗値変化(%)"
set grid
set xtics 1
set ytics 0.5
set ytics format "%+3.1f"
set key right bottom
plot "3A_cmt5W.txt" using ($0/60):(100*((($6/$2)-r1)/r1)) with lines lw 2 smooth bezier ti "セメント5W",\
"3A_RWM4X10.txt" using ($0/60):(100*((($6/$2)-r2)/r2)) with lines lw 2 smooth bezier ti "RWM4X10",\
"3A_SMW5.txt" using ($0/60):(100*((($6/$2)-r3)/r3)) with lines lw 2 smooth bezier ti "SMW5",\
"3A_sk3W.txt" using ($0/60):(100*((($6/$2)-r4)/r4)) with lines lw 2 smooth bezier ti "酸金3W",\
"3A_sk5W.txt" using ($0/60):(100*((($6/$2)-r5)/r5)) with lines lw 2 smooth bezier ti "酸金5W",\
"3A_MSR5.txt" using ($0/60):(100*((($6/$2)-r6)/r6)) with lines lw 2 smooth bezier ti "MSR5",\
"3A_MPC74.txt" using ($0/60):(100*((($6/$2)-r7)/r7)) with lines lw 2 smooth bezier ti "MPC74"

いちばん最初の電圧電流から初期抵抗値を求めて、この値からの
変動を「%」で得ます。

「$0」はデータ列の順番。1行1秒なので1/60して分に。
「$6」「$2」はCSVのデータ順で、「$6」が電圧(mV)で
「$2」が電流(A)。


※追記
5つある「MPC74 0.1Ω」、これを「3A」で試してみました。
結果
Cap025_20200312141201

通電を開始して最初の5分間だけの変動ですが、むちゃイイ。
こうなると、「これの他の抵抗値はどうや?」を調べたくなります。
あと、通電後の表面温度変化も。
応答が良い温度センサーとなると熱電対なんですが、手持ちのは
表示だけしかできません。
シリアルで数値出力、あるいはアナログ出力できる熱電対対応
温度計を作らなあかんかなぁ。

※追記
MPC74・0.1Ω、1つ割ってみました。
11_20200313162401
板状の抵抗体になっていました。

一般的なセメント抵抗の中身はこちらを↓
2006年12月11日:壮絶死#2 5W51Ωと1Ω
2009年07月02日:壮絶死#6 10W10Ω
2009年07月07日:壮絶死#8 10W10Ω
2014年11月28日:壮絶死:裸になったセメント抵抗



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