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DIPマイコンLPC1114FNでmbed入門 <4>VIメータの製作 ~その1~

■電圧と電流を同時に測れるVIメータの製作 ~その1~


 mbed LPC1114FN(以後、1114FN)は安価に購入できて、mbedクラウド開発環境を使ってプログラムを開発できるマイコンです。
 2016年4月にARMはmbed OSをリリースしました。そのため、2015年5月現在、mbedのトップ・ページはmbed OS前提で作られています。本連載は、それ以前の開発手法を使っています。入口はこちらです。
  https://developer.mbed.org/

 電圧と電流を同時に測定できるVIメータ(Wメータ)を、マイコン1114FNを使って製作しましょう。二次電池の充放電時の電流測定など計測器としてとても便利に使えます。

VIメータの回路図
 I2Cインターフェースによりマイコンと接続するINA226電圧電流測定ユニットを利用して、電流と電圧を測定します。測定したデータはI2C LCDに表示します。


 当初、測定対象の電力を少し横取りして回路を駆動させるつもりで試作しましたが、動作が不安定なために別電源としました。測定するために単3電池4本を使う仕様にすることは少々抵抗があるために、昇圧回路を組み込んでいます。

 実験的にNiMH電池2本=2.4VをLED点灯昇圧ユニットCL-0116を利用して、mbedやI2Cユニットを駆動するために必要な電圧まで昇圧し、三端子レギュレータICのXC6202によって3.3Vに安定化して利用しています。

電流電圧を測定するINA226
 I2C接続の電流電圧測定ユニット(モジュール)です。

測定範囲;0~36V、20A
I2Cアドレス;0b1000000x ほかのアドレスの選択が可能

 詳細は下記を参照してください。
  https://strawberry-linux.com/catalog/items?code=12031

I2C LCDの特徴
 I2C接続のLCD小型LCDです。I2Cなので制御線が少なくてすみます。画面上部のアイコンを表示できます。

仕様;16桁×2行
I2Cアドレス;0b0111110 0x3E 固定

 詳細は下記を参照してください。
  http://strawberry-linux.com/catalog/items?code=27021


基板パターン
 電圧、電流を扱うために、配線間違いがあると回路が燃えてしまう可能性があります。接続時には何度も確認をします。

 電流のINとOUTを間違えても電流が流れる向きが逆になるだけで、測定ユニットINA226を破損することはありません。しかし、プラス・マイナスを逆接続すると、かんたんに壊れます。

部品の取り付け完成
 完成した基板に部品を取り付けます。LCDとINA226は基板に搭載できるように細ピンヘッダを加工して取り付けます。

 次回も続けます。

竹内浩一

バックグラウンド
INA226;I2C 出力電流/電力モニタICです。http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina226.pdf
CL-0116;白色LEDを点灯させるシンプルな昇圧ドライバICです。http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-06279/
XC6202;20V耐圧正電圧出力の3端子レギュレータです。入出力電位差は200mV(IOUT=30mA )以上必要で、最大出力電流は150mA(許容損失内)です。

連載メニュー DIPマイコンLPC1114FNでmbed入門

(1) mbedでLチカする手順

(2) サーボ・テスタの製作 ~その1~

(3) サーボ・テスタの製作 ~その2~

(4) 電圧と電流を同時に測れるVIメータの製作 ~その1~

(5) 電圧と電流を同時に測れるVIメータの製作 ~その2~